科技日報記者 唐芳
近日，美國太空探索技術公司（SpaceX）官方網(wǎng)站發(fā)布消息稱，由于遭遇地磁暴，該公司2月3日發(fā)射的49顆星鏈衛(wèi)星中，多達40顆衛(wèi)星于次日已經(jīng)或將要墜入大氣層損毀。該公司強調，這些脫軌衛(wèi)星與其他衛(wèi)星相撞的風險為“零”。
什么是地磁暴？中國科學院國家空間科學中心研究員羅冰顯13日向科技日報記者解釋，太陽風到達地球，帶來地球磁場的擾動，如果擾動劇烈，就是地磁暴。太陽活動高年，地磁暴發(fā)生次數(shù)更多，級別也更高。通常使用地磁Kp指數(shù)（0—9級）來表征地磁擾動的強弱。
空間天氣監(jiān)測顯示，當?shù)貢r間2月4日，這批星鏈衛(wèi)星在約210公里處遭遇了Kp=5級別的地磁暴。“這屬于最低級別的地磁暴，對普通在軌衛(wèi)星影響不大。”羅冰顯說。
據(jù)了解，星鏈衛(wèi)星部署在約550公里的近地軌道，為何這次在210公里軌道附近，未能“扛住”最低級別地磁暴的“沖擊”？
“‘天災’跟‘人禍’綜合到一起了。”中國科學技術大學地球和空間科學學院教授雷久侯指出，這次星鏈衛(wèi)星事件是遭遇地磁暴而引起地球大氣受到加熱，使得衛(wèi)星阻力增加而不能升軌導致。“地磁暴或許只是誘因，衛(wèi)星受損可能主要還是衛(wèi)星推進策略以及設計原因導致。”他強調。
羅冰顯表示，本批次發(fā)射的星鏈衛(wèi)星的推進策略是，先用火箭將衛(wèi)星送入210公里的預定軌道，再用電推進器將衛(wèi)星送往更高處。對此，雷久侯說，“衛(wèi)星在210公里的軌道上采用電推進方式，大氣阻力與推進力可能大體相當。但是地磁暴導致大氣阻力增強，推進作用失效。在設計上，本批次星鏈衛(wèi)星進入安全模式回不了升軌狀態(tài)。”
“如果一開始就將星鏈衛(wèi)星送到更高軌道，即使遇到更強的地磁暴，甚至強很多倍的擾動，也不會引起衛(wèi)星快速損毀。”雷久侯解釋，大氣密度隨高度指數(shù)衰減，軌道抬升100公里，大氣阻力要低1—2個數(shù)量級，因此，400—500公里軌道高度的大氣阻力相對較小。“一般衛(wèi)星會推到更高軌道，不會停靠在210公里高度。”他說。
羅冰顯表示，經(jīng)過計算和觀測確認，這次地磁暴引起了大氣密度的上升（約10%）。此外，在衛(wèi)星受大氣阻力而高度下降的過程中，會遭遇越來越稠密的大氣。綜合來看，短時間內衛(wèi)星受到的大氣阻力上升50%是有可能的。
對于脫軌星鏈衛(wèi)星的風險問題，羅冰顯表示：“這些衛(wèi)星從約210公里往下墜毀，重新進入大氣層后會燃燒殆盡，不會產(chǎn)生太空碎片，也不會有衛(wèi)星零部件撞擊地球表面。”
雷久侯補充道，這個過程估計需要幾天或更長的時間。“與其他衛(wèi)星碰撞幾率是比較低，但說風險為‘零’有些絕對。如果近段時間發(fā)射衛(wèi)星，還是需要規(guī)避經(jīng)過失控衛(wèi)星的空域。”
據(jù)報道，“星鏈”計劃由埃隆·馬斯克于2014年提出，共計劃向太空發(fā)射約4.2萬顆衛(wèi)星。截至2022年1月，該計劃已經(jīng)發(fā)射了2000顆衛(wèi)星。
地磁暴對人造衛(wèi)星的影響不可小覷。雷久侯表示，強大的太陽爆發(fā)事件可能導致強烈的地磁暴，使衛(wèi)星阻力增強、影響衛(wèi)星和地面通訊甚至導致一些衛(wèi)星器件失效。
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