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2025-09-17 0
在今年,星链卫星大量坠落地球的消息引发了大家的关注、热议,因为在过去几年时间内,有几百颗星链卫星坠落地球,坠落地球的星链卫星在2024年达到了300多颗,相比之下,在2020年坠落地球的星链卫星只有2颗而已,这看起来很不寻常,也让很多人担心,我们空间站上有3名航天员、国际空间站也有好几名宇航员正在执行飞行任务,那这些在轨执行飞行任务的航天员会不会有危险呢?
大量星链卫星为何坠落地球
其实,不仅仅是星链卫星会坠落地球,只要是在近地轨道飞行的卫星、探测器、空间站最终都会坠落地球,这是没法避免的事情。
可能有一些网友表示,在近地轨道飞行的航天器速度不是很快吗?都接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒了,都已经可以让航天器环绕地球做圆周运动了,物理学课本不是说速度达到这么快以后就不会掉下来了吗?我们读书时物理学课本上说的是在理想状态下才会永远环绕地球飞行,但实际生活中不存在理想状态。
即使卫星、飞船、探测器、空间站已经在太空飞行,但近地轨道其实不是真正的真空状态,还有少量空气,所以这些航天器在环绕地球飞行的过程中还是会受到一定的空气阻力。虽然这些空气阻力看起来不大,但长年累月以后,累加的作用就不能忽视了,日复一日这些航天器的飞行速度就会越来越慢,飞行轨道也会越来越低,最后自然就会坠落地球。这就是为什么那些航天器残骸慢慢都会掉下来的原因。
所以,星链卫星坠落地球其实也是最终的结局,是预料之中的事情。但是星链卫星理论上可以飞行5年左右时间,而在2019年第一批星链卫星才发射升空,在2020年就开始有星链卫星掉下来了,而且是坠落地球的星链卫星大幅度增加,在2024年有316颗星链卫星掉到地球大气层烧毁。
在2020年到2024年,坠落地球的星链卫星多达583颗,当然不仅星链卫星掉下来了,还有几百颗低轨道运行的卫星也掉下来,在这几年时间内坠落地球的低轨道卫星有1190颗。所以,这个问题在近地轨道是普遍存在的,涉及到的卫星数量很多,只是星链卫星占了接近一半。这也说明了这个问题不是星链卫星的技术问题,经过研究后,科学家找到了问题的根源。
科学家表示,太阳第25活动周期在2019年开始,从那时候开始太阳活动就越来越活跃,在2024年达到了高峰期,随后又开始逐渐减弱,预计到2030年左右会达到本活动周期的末期,随后又会开始下一个新的活动周期。包括星链卫星在内的上千颗近地轨道飞行的卫星坠落地球,罪魁祸首就是太阳活动。
不了解情况的网友好奇,太阳距离地球那么远,怎么就影响到了这些低轨道运行的卫星呢?事情是这样的,当太阳活动爆发时,会释放出大量能量,这些高能带电粒子以极快的速度向太阳系内扩散,当这些高能带电粒子抵达地球时,可能会引发地磁暴现象。
地磁暴现象出现时,就会加热地球大气层,这就是近地轨道卫星加快坠落地球的原因。因为地球大气层加热以后,就会受热向外膨胀,原本近地轨道的空气密度比较小,但是在地磁暴的影响下,近地轨道的空气密度会变大,从而增加了在近地轨道飞行的航天器的空气阻力,它们的飞行速度会变慢,轨道越来越低。
其实,不仅低轨道卫星受到影响,即使是高轨道的卫星一样面临这样的问题,只不过轨道越高的话,空气密度越小,阻力越小,卫星受到的影响就越小,而轨道越低,空气密度越大,卫星受到的空气阻力就大一些,环绕地球飞行的时间就大幅度缩短。这就是为什么在过去这几年时间内,坠落地球的基本上都是低轨道的卫星,基本上很少有高轨道卫星掉下来。
虽然在2024年太阳本次活动周期已经达到了高峰,现在没2024年那么频繁了,这段时间很少看到太阳耀斑、地磁暴现象的消息,但并不意味着太阳活动就趋于平静,偶尔还是会爆发太阳活动的,偶尔也会出现地磁暴现象。
据《空间环境预报中心》资料显示,在北京时间2025年9月15日05:00—14:00,地磁发生了强烈扰动,其中有3小时达到大地磁暴水平(Kp=7),达到橙色警报级别;有6小时达小地磁暴水平(Kp=5),为黄色警报级别。这次大地磁暴事件是由太阳日面中心的冕洞高速流到达地球引起的。
目前还不知道这次地磁暴对近地轨道运行的卫星有多大的影响,会不会又有星链卫星或者其他低轨道的卫星掉下来。不过可以确认的是,在地磁暴的影响下,这些在近地轨道飞行的航天器多多少少都会受到影响,其中也包括中国空间站、国际空间站这些载人航天器。
在过去几年时间内,先后出现了很多地磁暴现象,有星链卫星或者其他低轨道的卫星掉下来,为什么空间站却似乎不受到影响呢?在9月15日地磁暴又出现了,未来可能还会出现地磁暴现象,那我们空间站上的3名航天员怎么应对这一个问题呢?
空间站的飞行高度也不是很高,也就是400公里的近地轨道,和一般的卫星相比,空间站受到的空气阻力会更大一些,理论上来说速度、高度衰减会更加明显的。
因为空间站的体积比一般的卫星都大得多,再加上空间站有很多面积巨大的太阳翼,所以空间站在环绕地球飞行的过程中,“迎风面”比较大,受到的空气阻力比一般的航天器大。所以空间站每天的速度、高度其实都在下降的,但空间站并不会像星链卫星那样快速坠落地球,原因很简单。
空间站作为我们人类建造的近地轨道载人“实验室”,航天员需要在空间站上完成各种各样复杂的实验、试验,以及完成各种复杂的任务。空间站的设计寿命一般都很长,长达十几甚至二十几年时间,所以在建造、发射空间站的时候肯定需要考虑到轨道衰减的问题,如果不解决这一个问题,那空间站就没法运行这么长时间。
想要解决空间站轨道衰减的问题其实也不难,既然是空气阻力让空间站的飞行速度降低下来,从而降低飞行轨道高度,那就让空间站保持足够快的速度,就能维持足够高的轨道,这样就能长期稳定运行了。想要让空间站维持足够快的速度就要启动发动机进行加速才行,而启动发动机就需要消耗大量推进剂。
这问题不大。因为有货运飞船,每隔一段时间,我们就会发射一艘货运飞船到空间站,当前正在中国空间站执行任务的是天舟九号货运飞船。货运飞船除了搭载航天员所需的物资以及各种科学载荷外,还会携带大量推进剂,这些推进剂主要就是给空间站来启动发动机维持飞行速度、飞行高度的。有货运飞船的帮助,空间站就能长期稳定运行。
同样的,如果货运飞船能够为那些卫星提供推进剂补给的话,理论上来说那些卫星也能运行更长时间。但从目前的情况来看,在技术可行性、经济性各方面没有这样的必要。而且,那些卫星数量那么多,当前在近地轨道上有成千上万的卫星正在运行,没法给这么多卫星进行“太空加油”。
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