每經(jīng)記者｜宋欣悅  楊煜    每經(jīng)編輯｜蘭素英    

埃隆·馬斯克的SpaceX發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星，正在加速墜落。

近日，美國馬里蘭大學(xué)和美國航空航天局（NASA）戈達(dá)德太空飛行中心的聯(lián)合團隊發(fā)布的論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》指出，由于當(dāng)前太陽活動加劇，“星鏈”衛(wèi)星正在比預(yù)期更快地墜入地球大氣層。

數(shù)據(jù)顯示，2020年至2024年期間，共有1190顆低地球軌道衛(wèi)星墜落，其中有583顆都是“星鏈”衛(wèi)星。而在2024年，就有316顆“星鏈”衛(wèi)星在大氣層中燒毀。

這是為何？研究小組將衛(wèi)星墜落的時間與各種自然現(xiàn)象進行對比，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星墜落與太陽活動存在明確的關(guān)聯(lián)。

中國科學(xué)院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受《每日經(jīng)濟新聞》記者（下文簡稱“每經(jīng)記者”）采訪時表示，自2019年第25太陽活動周開啟，太陽活動水平逐步攀升，如今已進入高峰期。“在無額外動力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會使航天器機械能減少，軌道高度下降，最終隕落入大氣層。”

商業(yè)航天平臺公司中科天塔CTO董衛(wèi)華也對每經(jīng)記者表示，“太陽風(fēng)暴的存在，會使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命。”

5年583顆！“星鏈”衛(wèi)星加速墜落

美國國家航空航天局（NASA）戈達(dá)德航天中心物理學(xué)家丹尼·奧利維拉領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研究顯示，2020年至2024年期間，共有1190顆低地球軌道衛(wèi)星墜落，其中有583顆都是“星鏈”衛(wèi)星。

圖片來源：論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》

“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射始于2019年，次年就有兩顆衛(wèi)星墜落，2021年，墜落數(shù)量飆升，達(dá)到78顆。此后兩年，墜落衛(wèi)星的數(shù)量基本保持在相近水平，分別為99顆和88顆。到2024年，墜落速度又呈現(xiàn)明顯上升趨勢，當(dāng)年有316顆衛(wèi)星在大氣層中燒毀。

研究小組將衛(wèi)星墜落的時間與各種自然現(xiàn)象進行對比，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星墜落與太陽活動存在明確的關(guān)聯(lián)。NASA的統(tǒng)計顯示，2024年是太陽活動的高發(fā)期。2019年“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射時，太陽活動處于低谷期。

中國科學(xué)院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室相關(guān)人士告訴每經(jīng)記者，自2019年第25太陽活動周開始，太陽活動水平逐漸上升，目前已進入高峰期。近幾年發(fā)生了幾次著名的空間天氣事件，如2024年5月10日至11日的地磁暴事件（這是20年以來最強地磁暴事件）、2022年“星鏈”衛(wèi)星隕落事件等，對全球高技術(shù)系統(tǒng)帶來了重要影響。

NASA研究人員表示，目前我們正處于第25個太陽周期的上升階段，而這個周期“比上一個太陽周期更為強烈”。

研究發(fā)現(xiàn)，自2020年以來，太陽活動一直在穩(wěn)步增加，預(yù)計將在2025年左右達(dá)到峰值，這使得“星鏈”衛(wèi)星面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

研究報告還指出，70%的衛(wèi)星并非在強磁暴期間墜落，而是在中等磁暴和弱磁暴期間墜落。這很可能是因為弱磁暴通常持續(xù)時間更長，會緩慢地“侵蝕”軌道，將衛(wèi)星推向不可避免的結(jié)局。

太陽活動如何“吹落”衛(wèi)星？

太陽活動為何會導(dǎo)致衛(wèi)星墜落？

據(jù)悉，太陽活動遵循大約11年的周期性規(guī)律，在一個太陽周期的過程中，太陽的磁力活動來來去去。其活動峰值期被稱為“太陽活動極大期”，而在極大期，太陽噴發(fā)活動增強，可能引發(fā)地磁暴。

NASA研究人員指出，地磁暴會直接影響衛(wèi)星再入（指衛(wèi)星因軌道高度衰減而墜入大氣層）的速度。地磁活動水平越高，衛(wèi)星再入速度越快。地磁風(fēng)暴會加熱地球大氣層，導(dǎo)致大氣層向外膨脹，增加衛(wèi)星飛行的阻力。

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圖片來源：論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》

上述相關(guān)人士對每經(jīng)記者解釋道，“熱層大氣雖然稀薄，但仍會對航天器產(chǎn)生拖曳阻力。航天器飛行高度一般高于200千米，此時大氣分子自由程遠(yuǎn)大于航天器尺度，熱層大氣以自由分子流的形式與航天器相互作用，從而產(chǎn)生拖曳力?！?/p>

他進一步說道：“隨著高度增加，大氣質(zhì)量密度呈指數(shù)衰減，大氣拖曳力迅速降低。在無額外動力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會使航天器機械能減少，軌道高度下降，最終隕落入大氣層。”

董衛(wèi)華也對每經(jīng)記者表示，“按空間動力學(xué)計算，（軌道高度為）500公里的衛(wèi)星要衰減到落回地面，大概要5到6年時間。但因為有太陽風(fēng)暴的影響，基本上3到4年就結(jié)束了。太陽風(fēng)暴的存在，會使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命。如果太陽活動更活躍，壽命減損會更多?！?/p>

另外，董衛(wèi)華指出，太陽活動不僅會加速衛(wèi)星軌道衰減，還會顯著影響衛(wèi)星軌道預(yù)報精度。

從衛(wèi)星管理和地面監(jiān)測軟件的數(shù)據(jù)來看，太陽活動頻繁時，衛(wèi)星軌道預(yù)報誤差會大幅增加。董衛(wèi)華舉例稱，“在正常太陽活動狀態(tài)下，我們對衛(wèi)星24小時內(nèi)的軌道預(yù)報誤差基本控制在100米以內(nèi)。但如果太陽活動頻繁，衛(wèi)星實際位置與預(yù)測位置甚至?xí)?公里左右?！?/p>

他強調(diào)，太陽活動頻繁就像是外層空間的“極端天氣”，雖然地面民眾難以直觀感知，但對衛(wèi)星運行有著直接且重大的影響。

不過，令人欣慰的是，就像天氣預(yù)報一樣，現(xiàn)代科技已能預(yù)測電磁暴。

據(jù)上述相關(guān)人士介紹，我國建立了空間天氣監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，如子午工程等空間環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等，對太陽活動、地磁暴等空間天氣現(xiàn)象進行實時監(jiān)測和預(yù)警。

面對太陽活動帶來的挑戰(zhàn)，科研人員們在衛(wèi)星設(shè)計上也是下足了功夫。該人士介紹道，“（他們）采用抗輻射設(shè)計、增強衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道維持能力等措施，提高衛(wèi)星對空間環(huán)境的適應(yīng)性。同時，通過地面控制中心對衛(wèi)星進行軌道調(diào)整和姿態(tài)修正，及時應(yīng)對軌道衰減和磁暴等影響。”

為何墜落的衛(wèi)星近一半是“星鏈”衛(wèi)星？

為何在過去五年墜落的衛(wèi)星中，有將近一半都是“星鏈”衛(wèi)星？

中國科學(xué)院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室表示，越靠近地球的衛(wèi)星，其軌道高度越低，受到的大氣拖曳力越強。在磁暴期間，大氣密度的增加會使低軌道衛(wèi)星受到的拖曳力進一步增大，軌道衰減速度加快，因此越靠近地球的衛(wèi)星越容易受磁暴影響。

而“星鏈”就是一個低軌道衛(wèi)星星座項目，旨在為全球提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。董衛(wèi)華告訴每經(jīng)記者，“‘星鏈’實際上由好幾層軌道共同組成，其最低軌道高度約300多公里，這個影響就很大了?！?/p>

作為對比，他對記者解釋說：“我國的星網(wǎng)都是在1000公里及以上（的軌道高度），衛(wèi)星軌道衰減影響相對較小。我們平常開玩笑說，衛(wèi)星本身的元器件可能都壞掉了，但它的軌道還在外太空。”

通常情況下，若太陽活動不頻繁，在300多公里軌道高度的衛(wèi)星理論上約有四五年在軌壽命。然而，如果太陽活動頻繁，衛(wèi)星壽命會受到極大影響?！?strong>當(dāng)?shù)陀谝欢ǖ能壍栏叨鹊臅r候（大概300公里以下），衛(wèi)星軌道的衰減就是斷崖式的，可能就一兩個月就直接就要進入大氣層，”董衛(wèi)華說。

此外，“星鏈”衛(wèi)星本身的發(fā)展歷程也是造成此次大批墜落的因素之一。董衛(wèi)華指出，“很有可能是一代或者二代的一些低軌衛(wèi)星，到了壽命周期了。”

美國卡納維拉爾角：SpaceX公司發(fā)射衛(wèi)星。圖片來源：視覺中國-VCG111572478674

5年左右就需更換，“星鏈”是財務(wù)黑洞嗎？

雖然與傳統(tǒng)的地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星相比，“星鏈”衛(wèi)星這種近地軌道衛(wèi)星的有著較低的延遲和較高的傳輸速度，但?使用壽命較短這點也是不容忽視的問題。

傳統(tǒng)放置在地球靜止軌道上的通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，只需要幾顆衛(wèi)星便可以服務(wù)全世界，使用壽命可達(dá)15到20年。相關(guān)公司只需發(fā)射少量此類衛(wèi)星，并且有十年甚至更長時間來回收投資。而由數(shù)千顆低軌道衛(wèi)星組成的星座則必須不斷更換和補充。

馬斯克在接受采訪時曾表示，“星鏈”將由4.2萬顆衛(wèi)星組成。據(jù)天文學(xué)家喬納森·麥克道爾提供的數(shù)據(jù)，截至2025年5月30日，共有7578顆“星鏈”衛(wèi)星在軌道上運行，其中7556顆處于工作狀態(tài)。據(jù)悉，“星鏈”衛(wèi)星的設(shè)計使用壽命為5年左右。也就是說，大約每5年這些衛(wèi)星就需要全部更換一遍。

據(jù)美國市場研究和咨詢公司Quilty Space估算，“星鏈”V2 Mini、V3衛(wèi)星的成本分別為80萬美元、120萬美元?？梢姡绻扛鼡Q4.2萬顆“星鏈”衛(wèi)星，就以V2 Mini的成本計算，耗資也將超過330億美元。

美國“太空評論”網(wǎng)站（The Space Review）中一篇文章指出，人們可能會懷疑，“星鏈”究竟會成為馬斯克火星計劃的主要資金來源，還是一個無底的財務(wù)黑洞。

那SpaceX的財務(wù)表現(xiàn)如何？當(dāng)?shù)貢r間6月3日，馬斯克透露，預(yù)計SpaceX今年的收入將達(dá)到約155億美元（約合1114億元人民幣）。

據(jù)《華爾街日報》報道，隨著其發(fā)展成為美國最大的公司之一，SpaceX依然是最為保密的企業(yè)之一，其財務(wù)狀況僅對少數(shù)投資者和內(nèi)部人士公開。大多數(shù)持有SpaceX股份的人對公司到底賺了多少錢或虧了多少錢一無所知。

截至去年12月，SpaceX的估值已經(jīng)達(dá)到3500億美元，較2015年時的120億美元增長了28倍。

封面圖片來源：視覺中國-VCG111572478674