太阳的愤怒使 SpaceX 卫星从天而降

太阳是一段时间以来最愤怒的一次——它正在将这种愤怒发泄在组成 SpaceX 星链舰队的数千颗微型卫星上。

对从天而降的 Starlink 卫星的新分析揭示了一个独特的模式：随着太阳在 2020 年至 2024 年之间升级到其活动周期的高峰期，该活动直接导致的卫星坠落数量也随之增加。

由美国宇航局戈达德太空飞行中心的太空物理学家丹尼·奥利维拉 （Denny Oliveira） 领导的一组科学家研究了当时落回地球的 523 颗 Starlink 卫星，发现了与太阳的明显联系。

“我们清楚地表明，当前太阳周期的强烈太阳活动已经对 Starlink 重返大气层产生了重大影响，”他们在报纸上写字.

“这是卫星轨道阻力研究的一个非常激动人心的时刻，因为近地轨道上的卫星数量和太阳活动是人类历史上观察到的最高的。”

太阳周期是太阳活动波动的 11 年周期，以太阳两极的周期性磁反转为中心。它主要表现为太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射，这些物质抛射在接近太阳极大期时（当两极翻转时）稳步增加，然后减弱到最小值，然后再次缓慢回升。

这只是太阳的正常方式，而我们是目前正处于第 25 个周期的高峰期自从我们开始跟踪他们以来。这实际上是一个相当强劲的周期;不是有记录以来最强的，但仍显示太阳活动比科学家最初预测的要多得多.

这意味着它对地球的影响相当大。您可能已经注意到大量的 Aurora 活动;这就是太阳粒子撞击地球大气层的效果，由日冕物质抛射和太阳风所承载。

但太阳活动的增加还有另一个不太明显的影响：冲击上层大气的太阳喷射的增加使其显着升温。

我们从表面上没有注意到它。但增加的能量使大气层膨胀——足以增加阻力量在近地轨道的航天器上。这意味着它们无法保持目前的轨迹，需要进行调整以保持在天空中。

需要明确的是，所有位于近地轨道的卫星都是容易受到阻力增加的影响与太阳活动有关。然而，迄今为止，SpaceX 已经发射了8,873 颗 Starlink 卫星进入近地轨道，其中 7,669 个仍在运行。这些纯粹的数字为研究太阳极大期对近地轨道卫星的影响提供了一个很好的实验室。

“在这里，我们使用......Starlink 轨道数据对轨道高度和速度进行叠加纪元分析，以确定不同强度的风暴造成的影响。研究人员写道.“Starlink 重返大气层恰逢太阳周期 25 的上升阶段，这是一个太阳活动增加的时期。”

SpaceX 于 2019 年首次开始发射 Starlink 卫星，首次重返大气层于 2020 年开始。最初，这些数字保持在相对较低的位置。2020 年只有两场。2021 年，有 78 颗卫星坠落;2022 年为 99 人，2023 年为 88 人。但随后 2024 年出现了惊人的增长——共有 316 颗 Starlink 卫星从天上掉下来。

研究人员根据当时的地磁条件对这些再入进行分组——即太阳活动对地球的影响有多大。奇怪的是，大约 72% 的再入发生在弱地磁条件下，而不是强地磁条件下地磁暴.

研究人员发现，这是因为在太阳周期的上升期内阻力的累积效应。这些卫星的轨道并没有被一举击落，而是随着时间的推移而微妙地退化。与此同时，在强地磁条件下坠落的卫星比在较弱条件下坠落的卫星坠落得更快。

实际上，这是令人着迷的东西。我们没有很多关于这种现象的数据;Oliveira 和他的同事们的工作可能有助于设计策略来减轻太阳活动引起的轨道衰减，使卫星保持在它们应该在的近地轨道上（例如，不会撞到其他卫星并引发令人讨厌的凯斯勒瀑布).

“我们的结果很有希望，因为它们指向了使用短节奏 Starlink 数据（精确轨道确定、中性质量密度、冲压方向面积、阻力系数）来改进地磁暴期间轨道阻力模型的方向，尤其是在极端事件期间，”研究人员写道.

该论文已被天文学和空间科学前沿，可在arXiv.

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