不可预测的太阳活动导致卫星坠落到地球上

上周，来自科廷大学Binar Space 计划在地球大气层中燃烧殆尽。这种情况总是会发生的。事实上，Binar 在珀斯 （Perth） 原住民的 Noongar 语中意为“火球”。

当卫星处于近地轨道（2,000 公里或更短）时，它会随着越来越接近地表而经历轨道衰减。最终燃烧殆尽.

但是这些立方体卫星 （CubeSats）被称为 Binar-2、3 和 4 的 Binar-2、3 和 4 比原计划更早进入大气层。它们只持续了两个月——是预期的三分之一。这大大减少了科学和测试新系统的宝贵时间。

他们英年早逝的原因是什么？我们的太阳已经进入高速运转状态，Binar 卫星远非唯一的受害者。在过去的几年里，最近的高太阳能活动给卫星运营商带来了意想不到的麻烦，而且这种情况只会越来越严重。

为什么太阳如此活跃？

太阳活动包括太阳黑子、太阳耀斑和太阳风（流向地球的带电粒子流）等现象。

这种活动是太阳不断变化的磁场的产物，大约每 11 年一次，它完全翻转.在这个周期的中点，太阳活动处于最高水平。

虽然这个周期是已知的，但具体的太阳活动很难预测——动力学很复杂，太阳预测还处于起步阶段。

在过去的几个月里，太阳活动的指标超过比预测高出一倍半对于当前周期中的这一点，标记为太阳周期 25.

太空天气的影响

太空天气是指源自大气层（主要是太阳）之外的环境影响。它以各种明显和不明显的方式影响着我们在地球上。

最明显的是极光的存在。在过去的几个月里，极光的可见度要高得多，而且离赤道更近比过去二十年还要多.这是太阳活动增加.

太空天气，尤其是太阳能活动，也给卫星和卫星运营商带来了额外的挑战。

更高的太阳活动意味着更多的太阳耀斑和更强的太阳风——导致带电粒子的通量更高，可以损坏或破坏卫星上的电子元件.

这也意味着电离辐射的增加，导致宇航员的更高剂量和飞行员以及长距离无线电通信.

但对于近地轨道上的卫星，太阳活动最一致的影响是额外的能量被吸收到外层大气中，导致气球向外.

因此，距离地球不到 1,000 公里的所有卫星体验大气阻力.这是一种破坏它们轨道并导致它们坠落到行星表面的力。

该地区著名的卫星包括国际空间站和 Starlink 星座。这些卫星有推进器来抵消这种影响，但这些校正可能很昂贵。

近地轨道还包含许多大学卫星，例如 Binar CubeSats。立方体卫星很少配备可以调整高度的工具，因此它们完全受太空天气的摆布。

Binar 怎么了？

Binar Space Program 是在科廷大学 （Curtin University） 开展的一项卫星研究计划。它旨在促进我们对太阳系的理解，并降低在太空中运行的障碍。

该计划从其第一颗卫星Binar-1 （比纳尔-1），2021 年 9 月。这是进入第 25 个太阳周期不到一年的时间，当时太阳活动相对较低。

在这些条件下，这颗 10 厘米的立方体卫星从 420 公里的高度开始，在轨道上存活了整整 364 天。

该计划的后续任务——Binar-2、3 和 4——是三颗大小相等的立方体卫星。然而，由于新可部署太阳能电池阵列以及太阳能活动的预测增加。

然而，他们只熬过了两个月就被烧毁了。虽然立方体卫星任务相对便宜，但过早结束任务总是代价高昂的。对于商业卫星来说更是如此，强调了更准确的太空天气预报的必要性。

好消息是太阳会再次平静下来。尽管目前太阳能活动出乎意料地高，但到 2026 年可能会放缓，并且预计会放缓在 2030 年返回到太阳极小期.

虽然这不是任务的明确目标，但 Binar 太空计划现在已经深刻地展示了太阳活动对太空运营的巨大影响。

虽然 Binar-2、3 和 4 的英年早逝是不幸的，但未来任务的工作已经开始。预计它们将发射到更宽容的太空天气中。

凯尔·麦克马伦， 航空航天工程博士生，科廷大学

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