埃隆·马斯克的 SpaceX 发射的 「星链」 卫星，正在加速坠落。
近日，美国马里兰大学和美国航空航天局 （NASA） 戈达德太空飞行中心的联合团队发布的论文 《在第 25 太阳活动周期上升阶段追踪星链卫星的再入过程》 指出，由于当前太阳活动加剧，「星链」 卫星正在比预期更快地坠入地球大气层。
数据显示，2020 年至 2024 年期间，共有 1190 颗低地球轨道卫星坠落，其中有 583 颗都是 「星链」 卫星。而在 2024 年，就有 316 颗 「星链」 卫星在大气层中烧毁。
这是为何？研究小组将卫星坠落的时间与各种自然现象进行对比，发现卫星坠落与太阳活动存在明确的关联。
中国科学院太阳活动与空间天气全国重点实验室相关负责人在接受 《每日经济新闻》 记者 （下文简称 「每经记者」） 采访时表示，自 2019 年第 25 太阳活动周开启，太阳活动水平逐步攀升，如今已进入高峰期。「在无额外动力的情况下，热层大气的拖曳作用会使航天器机械能减少，轨道高度下降，最终陨落入大气层。」
商业航天平台公司中科天塔 CTO 董卫华也对每经记者表示，「太阳风暴的存在，会使卫星比理论上减少 20% 的寿命。」
5 年 583 颗！「星链」 卫星加速坠落
美国国家航空航天局 （NASA） 戈达德航天中心物理学家丹尼·奥利维拉领导的研究小组研究显示，2020 年至 2024 年期间，共有 1190 颗低地球轨道卫星坠落，其中有 583 颗都是 「星链」 卫星。
图片来源：论文 《在第 25 太阳活动周期上升阶段追踪星链卫星的再入过程》
「星链」 卫星的发射始于 2019 年，次年就有两颗卫星坠落，2021 年，坠落数量飙升，达到 78 颗。此后两年，坠落卫星的数量基本保持在相近水平，分别为 99 颗和 88 颗。到 2024 年，坠落速度又呈现明显上升趋势，当年有 316 颗卫星在大气层中烧毁。
研究小组将卫星坠落的时间与各种自然现象进行对比，发现卫星坠落与太阳活动存在明确的关联。NASA 的统计显示，2024 年是太阳活动的高发期。2019 年 「星链」 卫星发射时，太阳活动处于低谷期。
中国科学院太阳活动与空间天气全国重点实验室相关人士告诉每经记者，自 2019 年第 25 太阳活动周开始，太阳活动水平逐渐上升，目前已进入高峰期。近几年发生了几次著名的空间天气事件，如 2024 年 5 月 10 日至 11 日的地磁暴事件 （这是 20 年以来最强地磁暴事件）、2022 年 「星链」 卫星陨落事件等，对全球高技术系统带来了重要影响。
NASA 研究人员表示，目前我们正处于第 25 个太阳周期的上升阶段，而这个周期 「比上一个太阳周期更为强烈」。
研究发现，自 2020 年以来，太阳活动一直在稳步增加，预计将在 2025 年左右达到峰值，这使得 「星链」 卫星面临着前所未有的挑战。
研究报告还指出，70% 的卫星并非在强磁暴期间坠落，而是在中等磁暴和弱磁暴期间坠落。这很可能是因为弱磁暴通常持续时间更长，会缓慢地 「侵蚀」 轨道，将卫星推向不可避免的结局。
太阳活动如何 「吹落」 卫星？
太阳活动为何会导致卫星坠落？
据悉，太阳活动遵循大约 11 年的周期性规律，在一个太阳周期的过程中，太阳的磁力活动来来去去。其活动峰值期被称为 「太阳活动极大期」，而在极大期，太阳喷发活动增强，可能引发地磁暴。
NASA 研究人员指出，地磁暴会直接影响卫星再入 （指卫星因轨道高度衰减而坠入大气层） 的速度。地磁活动水平越高，卫星再入速度越快。地磁风暴会加热地球大气层，导致大气层向外膨胀，增加卫星飞行的阻力。
图片来源：论文 《在第 25 太阳活动周期上升阶段追踪星链卫星的再入过程》
上述相关人士对每经记者解释道，「热层大气虽然稀薄，但仍会对航天器产生拖曳阻力。航天器飞行高度一般高于 200 千米，此时大气分子自由程远大于航天器尺度，热层大气以自由分子流的形式与航天器相互作用，从而产生拖曳力。」
他进一步说道：「随着高度增加，大气质量密度呈指数衰减，大气拖曳力迅速降低。在无额外动力的情况下，热层大气的拖曳作用会使航天器机械能减少，轨道高度下降，最终陨落入大气层。」
董卫华也对每经记者表示，「按空间动力学计算，（轨道高度为）500 公里的卫星要衰减到落回地面，大概要 5 到 6 年时间。但因为有太阳风暴的影响，基本上 3 到 4 年就结束了。太阳风暴的存在，会使卫星比理论上减少 20% 的寿命。如果太阳活动更活跃，寿命减损会更多。」
另外，董卫华指出，太阳活动不仅会加速卫星轨道衰减，还会显著影响卫星轨道预报精度。
从卫星管理和地面监测软件的数据来看，太阳活动频繁时，卫星轨道预报误差会大幅增加。董卫华举例称，「在正常太阳活动状态下，我们对卫星 24 小时内的轨道预报误差基本控制在 100 米以内。但如果太阳活动频繁，卫星实际位置与预测位置甚至会差 1 公里左右。」
他强调，太阳活动频繁就像是外层空间的 「极端天气」，虽然地面民众难以直观感知，但对卫星运行有着直接且重大的影响。
不过，令人欣慰的是，就像天气预报一样，现代科技已能预测电磁暴。
据上述相关人士介绍，我国建立了空间天气监测预警系统，如子午工程等空间环境监测数据等，对太阳活动、地磁暴等空间天气现象进行实时监测和预警。
面对太阳活动带来的挑战，科研人员们在卫星设计上也是下足了功夫。该人士介绍道，「（他们） 采用抗辐射设计、增强卫星姿态控制和轨道维持能力等措施，提高卫星对空间环境的适应性。同时，通过地面控制中心对卫星进行轨道调整和姿态修正，及时应对轨道衰减和磁暴等影响。」
为何坠落的卫星近一半是 「星链」 卫星？
为何在过去五年坠落的卫星中，有将近一半都是 「星链」 卫星？
中国科学院太阳活动与空间天气全国重点实验室表示，越靠近地球的卫星，其轨道高度越低，受到的大气拖曳力越强。在磁暴期间，大气密度的增加会使低轨道卫星受到的拖曳力进一步增大，轨道衰减速度加快，因此越靠近地球的卫星越容易受磁暴影响。
而 「星链」 就是一个低轨道卫星星座项目，旨在为全球提供高速互联网接入服务。董卫华告诉每经记者，「『星链』 实际上由好几层轨道共同组成，其最低轨道高度约 300 多公里，这个影响就很大了。」
作为对比，他对记者解释说：「我国的星网都是在 1000 公里及以上 （的轨道高度），卫星轨道衰减影响相对较小。我们平常开玩笑说，卫星本身的元器件可能都坏掉了，但它的轨道还在外太空。」
通常情况下，若太阳活动不频繁，在 300 多公里轨道高度的卫星理论上约有四五年在轨寿命。然而，如果太阳活动频繁，卫星寿命会受到极大影响。「当低于一定的轨道高度的时候 （大概 300 公里以下），卫星轨道的衰减就是断崖式的，可能就一两个月就直接就要进入大气层，」 董卫华说。
此外，「星链」 卫星本身的发展历程也是造成此次大批坠落的因素之一。董卫华指出，「很有可能是一代或者二代的一些低轨卫星，到了寿命周期了。」
5 年左右就需更换，「星链」 是财务黑洞吗？
虽然与传统的地球同步轨道 （GEO） 卫星相比，「星链」 卫星这种近地轨道卫星的有着较低的延迟和较高的传输速度，但使用寿命较短这点也是不容忽视的问题。
传统放置在地球静止轨道上的通信卫星网络，只需要几颗卫星便可以服务全世界，使用寿命可达 15 到 20 年。相关公司只需发射少量此类卫星，并且有十年甚至更长时间来回收投资。而由数千颗低轨道卫星组成的星座则必须不断更换和补充。
马斯克在接受采访时曾表示，「星链」 将由 4.2 万颗卫星组成。据天文学家乔纳森·麦克道尔提供的数据，截至 2025 年 5 月 30 日，共有 7578 颗 「星链」卫星在轨道上运行，其中 7556 颗处于工作状态。据悉，「星链」 卫星的设计使用寿命为 5 年左右。也就是说，大约每 5 年这些卫星就需要全部更换一遍。
据美国市场研究和咨询公司 Quilty Space 估算，「星链」V2 Mini、V3 卫星的成本分别为 80 万美元、120 万美元。可见，如果要全部更换 4.2 万颗 「星链」 卫星，就以 V2 Mini 的成本计算，耗资也将超过 330 亿美元。
美国 「太空评论」 网站 （The Space Review） 中一篇文章指出，人们可能会怀疑，「星链」 究竟会成为马斯克火星计划的主要资金来源，还是一个无底的财务黑洞。
那 SpaceX 的财务表现如何？当地时间 6 月 3 日，马斯克透露，预计 SpaceX 今年的收入将达到约 155 亿美元 （约合 1114 亿元人民币）。
据 《华尔街日报》 报道，随着其发展成为美国最大的公司之一，SpaceX 依然是最为保密的企业之一，其财务状况仅对少数投资者和内部人士公开。大多数持有 SpaceX 股份的人对公司到底赚了多少钱或亏了多少钱一无所知。
截至去年 12 月，SpaceX 的估值已经达到 3500 亿美元，较 2015 年时的 120 亿美元增长了 28 倍。
（每日经济新闻）
文章转载自 东方财富
