馬斯克“星鏈”衛星接連墜落 太陽活動是元兇？｜科技觀察

封面新聞記者 張崢

在近地軌道佈局數萬顆衛星構建“全球衛星寬帶”，是馬斯克太空探索技術公司（SpaceX）雄心勃勃的計劃。近日，“星鏈”衛星接連墜落，引發外界關注。

“今年太陽還是處於第二十五個活動週期，活動還是比較頻繁的。最近比較火的馬斯克‘星鏈’衛星墜落，與太陽活動有一定關聯。”太陽物理研究科學家劉煜6月10日告訴封面新聞記者，“爲了降低發射成本，馬斯克的星鏈衛星軌道高度不太高，容易受太陽風暴影響。太陽風暴導致高層大氣變熱、膨脹、擡升，高密度大氣接觸到了衛星，導致其受到顯著拖拽、減速、最終下墜進入大氣層燒燬。”

太陽活動 爲何影響低軌衛星

“太陽劇烈活動爆發的時候，電磁輻射、高能帶電粒子流、等離子體雲，這三種物質和能量形式會先後引發地球空間環境的擾動。就如同閃電、雷鳴、暴風雨來臨。”劉煜解釋。

太陽地磁暴（圖據視覺中國）

“低軌衛星通常指距離地球表面160公里至2000公里的衛星。因爲軌道低，衛星運行速度較快，約7.8公里/秒，繞地球一週僅需約90分鐘。需要通過大規模組網，如數千至數萬顆衛星，才能實現全球連續覆蓋。而高軌衛星軌道高度在約35786公里的地球同步軌道，衛星繞地球一週與地球自轉週期24小時同步，相對地面靜止。高軌衛星單顆可覆蓋地球約1/3區域，3顆即可覆蓋全球除兩極外的地區。”中國衛星導航年會分會主席、電子科技大學教授郭承軍告訴封面新聞記者。

“爲了降低發射成本，馬斯克的星鏈軌道高度不太高，所以容易受太陽風暴影響。”劉煜分析，“太陽風暴導致高層大氣變熱、膨脹、擡升，高密度大氣接觸到了衛星，導致其受到顯著拖拽、減速、最終下墜進入大氣層燒燬。”

何爲拖拽？他解釋：“一般高軌道遠離大氣層，接近真空狀態，空氣摩擦導致的衛星飛行速度損耗幾乎爲0。如果軌道高度低，摩擦效應就有可能影響衛星正常飛行速度，最終導致衛星墜落。”

“太陽活動會直接影響衛星和航天器的運行，尤其是影響這些航天器的運行軌道、姿態、材料，有時太陽爆發還會對通訊造成中斷，導致衛星直接失聯；對全球導航系統也會產生影響。”他補充道。

搭載着“星鏈”衛星的“獵鷹9”火箭發射升空。（圖據新華社）

雄心勃勃的“星鏈”計劃

“星鏈” 作爲SpaceX極具雄心的商業項目，旨在打造全球規模最大的近地軌道衛星互聯網星座，爲全球用戶提供高速互聯網接入服務。據介紹，每顆星鏈衛星的製造成本約在25萬至50萬美元之間。

目前，地球軌道上共有超過7000顆“星鏈”衛星，SpaceX計劃將“星鏈”的規模擴大到最多3萬顆衛星。截至2025年，星鏈全球用戶數量已突破500萬。

爲何需要發射數萬顆衛星？

郭承軍介紹，低軌衛星（LEO）距離地面約550公里左右，我國設計的星座軌道約1000公里，單顆衛星覆蓋範圍約1000萬平方公里，僅爲地球表面積的2%。要實現全球連續覆蓋，需多顆衛星組網形成“星座”。而地球表面約70%爲海洋、極地及無人區，傳統地面基站難以覆蓋，需衛星填補空白。

而低軌衛星高速移動每秒約7.8公里，單顆衛星僅能服務特定區域約10分鐘，需密集部署確保用戶始終處於覆蓋範圍內。

同時低軌衛星部署多，能夠提升網絡性能，支持更多用戶同時接入。例如，星鏈計劃通過4.2萬顆衛星實現總容量超100Tbps，遠超單顆高軌衛星的傳輸能力。而且多衛星組網可避免單點故障導致服務中斷，增強系統穩定性。

“星鏈”短期無法取代地面基站

“星鏈計劃2027年前部署4.2萬顆衛星，目前已完成約15%。”郭承軍告訴封面新聞。不過，馬斯克也有需要解決的問題，比如太空環保，涉及主動避軌、碎片回收等，國際規則協調，如頻譜分配、軌道佔用等問題，否則可能引發全球性爭議。

而中國計劃部署的“千帆星座”大約有1.5萬顆衛星、“亞馬遜柯伊伯計劃”計劃3232顆衛星等。

與地面通信基站相比，星鏈有什麼優勢？能取代地面基站麼？

郭承軍表示，“星鏈主攻偏遠地區、應急通信、移動場景等領域，地面基站主導城市、工業區等高需求場景，保障低時延與高容量。兩者技術路徑、應用場景互補，共同構建全球通信網絡，但短期內星鏈無法顛覆地面基站的核心地位。”

2020年至2024年

超500顆“星鏈”衛星墜落

據北京日報，援引6月8日參考消息，埃隆·馬斯克的太空探索技術公司（SpaceX）發射的 “星鏈” 衛星接連墜落。美國國家航空航天局（NASA）戈達德航天中心物理學家丹尼·奧利維拉領導的研究小組研究顯示，從2020年至2024年間，有583顆“星鏈”衛星墜落地球。而且墜落速度呈現明顯上升趨勢。2021年，有78顆“星鏈”衛星墜落。2024年，則有多達316顆“星鏈”衛星在大氣層中燒燬。

國際期刊《航天器與火箭》論文《Satellite Drag Analysis During the May 2024 Geomagnetic Storm》提到，在2024年5月10日發生的超強地磁暴過程中，大約有5000枚人造航天器主動變軌機動來提升其軌道高度，以抵消地磁暴所造成的軌道拖曳效應，防止被“拉拽下落”。

作者之一麻省理工學院的William Parker表示，自2019年星鏈衛星這一類低軌小型衛星的大量出現，活躍在地球周圍的衛星數量已經超過10000枚，是2003年的十倍。

國家空間天氣監測預警中心相關專家分析，2024年是太陽活動峰年，受到太陽活動影響，低軌衛星紛紛通過擡升軌道來防止被“拖拽”下落。地磁暴期間，由於焦耳加熱和粒子沉降導致地球高層大氣密度上升，衛星在軌運行的阻力明顯變大，比如，一顆星鏈衛星單日軌道衰減接近300米，遠遠超過日常衰減值。

“星鍊墜落在商業上是很大的損失，但是它會讓人類繼續思考如何保護低軌航天器。”劉煜說。