每經記者｜宋欣悅  楊煜    每經編輯｜蘭素英    

埃隆·馬斯克的SpaceX發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星，正在加速墜落。

近日，美國馬里蘭大學和美國航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心的聯合團隊發(fā)布的論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》指出，由于當前太陽活動加劇，“星鏈”衛(wèi)星正在比預期更快地墜入地球大氣層。

數據顯示，2020年至2024年期間，共有1190顆低地球軌道衛(wèi)星墜落，其中有583顆都是“星鏈”衛(wèi)星。而在2024年，就有316顆“星鏈”衛(wèi)星在大氣層中燒毀。

這是為何？研究小組將衛(wèi)星墜落的時間與各種自然現象進行對比，發(fā)現衛(wèi)星墜落與太陽活動存在明確的關聯。

中國科學院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室相關負責人在接受《每日經濟新聞》記者（下文簡稱“每經記者”）采訪時表示，自2019年第25太陽活動周開啟，太陽活動水平逐步攀升，如今已進入高峰期?！?strong>在無額外動力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會使航天器機械能減少，軌道高度下降，最終隕落入大氣層。”

商業(yè)航天平臺公司中科天塔CTO董衛(wèi)華也對每經記者表示，“太陽風暴的存在，會使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命。”

5年583顆！“星鏈”衛(wèi)星加速墜落

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，2020年至2024年期間，共有1190顆低地球軌道衛(wèi)星墜落，其中有583顆都是“星鏈”衛(wèi)星。

圖片來源：論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》

“星鏈”衛(wèi)星的發(fā)射始于2019年，次年就有兩顆衛(wèi)星墜落，2021年，墜落數量飆升，達到78顆。此后兩年，墜落衛(wèi)星的數量基本保持在相近水平，分別為99顆和88顆。到2024年，墜落速度又呈現明顯上升趨勢，當年有316顆衛(wèi)星在大氣層中燒毀。

研究小組將衛(wèi)星墜落的時間與各種自然現象進行對比，發(fā)現衛(wèi)星墜落與太陽活動存在明確的關聯。NASA的統(tǒng)計顯示，2024年是太陽活動的高發(fā)期。2019年“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射時，太陽活動處于低谷期。

中國科學院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室相關人士告訴每經記者，自2019年第25太陽活動周開始，太陽活動水平逐漸上升，目前已進入高峰期。近幾年發(fā)生了幾次著名的空間天氣事件，如2024年5月10日至11日的地磁暴事件（這是20年以來最強地磁暴事件）、2022年“星鏈”衛(wèi)星隕落事件等，對全球高技術系統(tǒng)帶來了重要影響。

NASA研究人員表示，目前我們正處于第25個太陽周期的上升階段，而這個周期“比上一個太陽周期更為強烈”。

研究發(fā)現，自2020年以來，太陽活動一直在穩(wěn)步增加，預計將在2025年左右達到峰值，這使得“星鏈”衛(wèi)星面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

研究報告還指出，70%的衛(wèi)星并非在強磁暴期間墜落，而是在中等磁暴和弱磁暴期間墜落。這很可能是因為弱磁暴通常持續(xù)時間更長，會緩慢地“侵蝕”軌道，將衛(wèi)星推向不可避免的結局。

太陽活動如何“吹落”衛(wèi)星？

太陽活動為何會導致衛(wèi)星墜落？

據悉，太陽活動遵循大約11年的周期性規(guī)律，在一個太陽周期的過程中，太陽的磁力活動來來去去。其活動峰值期被稱為“太陽活動極大期”，而在極大期，太陽噴發(fā)活動增強，可能引發(fā)地磁暴。

NASA研究人員指出，地磁暴會直接影響衛(wèi)星再入（指衛(wèi)星因軌道高度衰減而墜入大氣層）的速度。地磁活動水平越高，衛(wèi)星再入速度越快。地磁風暴會加熱地球大氣層，導致大氣層向外膨脹，增加衛(wèi)星飛行的阻力。

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圖片來源：論文《在第25太陽活動周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過程》

上述相關人士對每經記者解釋道，“熱層大氣雖然稀薄，但仍會對航天器產生拖曳阻力。航天器飛行高度一般高于200千米，此時大氣分子自由程遠大于航天器尺度，熱層大氣以自由分子流的形式與航天器相互作用，從而產生拖曳力?！?/p>

他進一步說道：“隨著高度增加，大氣質量密度呈指數衰減，大氣拖曳力迅速降低。在無額外動力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會使航天器機械能減少，軌道高度下降，最終隕落入大氣層。”

董衛(wèi)華也對每經記者表示，“按空間動力學計算，（軌道高度為）500公里的衛(wèi)星要衰減到落回地面，大概要5到6年時間。但因為有太陽風暴的影響，基本上3到4年就結束了。太陽風暴的存在，會使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命。如果太陽活動更活躍，壽命減損會更多?！?/p>

另外，董衛(wèi)華指出，太陽活動不僅會加速衛(wèi)星軌道衰減，還會顯著影響衛(wèi)星軌道預報精度。

從衛(wèi)星管理和地面監(jiān)測軟件的數據來看，太陽活動頻繁時，衛(wèi)星軌道預報誤差會大幅增加。董衛(wèi)華舉例稱，“在正常太陽活動狀態(tài)下，我們對衛(wèi)星24小時內的軌道預報誤差基本控制在100米以內。但如果太陽活動頻繁，衛(wèi)星實際位置與預測位置甚至會差1公里左右?！?/p>

他強調，太陽活動頻繁就像是外層空間的“極端天氣”，雖然地面民眾難以直觀感知，但對衛(wèi)星運行有著直接且重大的影響。

不過，令人欣慰的是，就像天氣預報一樣，現代科技已能預測電磁暴。

據上述相關人士介紹，我國建立了空間天氣監(jiān)測預警系統(tǒng)，如子午工程等空間環(huán)境監(jiān)測數據等，對太陽活動、地磁暴等空間天氣現象進行實時監(jiān)測和預警。

面對太陽活動帶來的挑戰(zhàn)，科研人員們在衛(wèi)星設計上也是下足了功夫。該人士介紹道，“（他們）采用抗輻射設計、增強衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道維持能力等措施，提高衛(wèi)星對空間環(huán)境的適應性。同時，通過地面控制中心對衛(wèi)星進行軌道調整和姿態(tài)修正，及時應對軌道衰減和磁暴等影響?！?/p>

為何墜落的衛(wèi)星近一半是“星鏈”衛(wèi)星？

為何在過去五年墜落的衛(wèi)星中，有將近一半都是“星鏈”衛(wèi)星？

中國科學院太陽活動與空間天氣全國重點實驗室表示，越靠近地球的衛(wèi)星，其軌道高度越低，受到的大氣拖曳力越強。在磁暴期間，大氣密度的增加會使低軌道衛(wèi)星受到的拖曳力進一步增大，軌道衰減速度加快，因此越靠近地球的衛(wèi)星越容易受磁暴影響。

而“星鏈”就是一個低軌道衛(wèi)星星座項目，旨在為全球提供高速互聯網接入服務。董衛(wèi)華告訴每經記者，“‘星鏈’實際上由好幾層軌道共同組成，其最低軌道高度約300多公里，這個影響就很大了?！?/p>

作為對比，他對記者解釋說：“我國的星網都是在1000公里及以上（的軌道高度），衛(wèi)星軌道衰減影響相對較小。我們平常開玩笑說，衛(wèi)星本身的元器件可能都壞掉了，但它的軌道還在外太空?！?/p>

通常情況下，若太陽活動不頻繁，在300多公里軌道高度的衛(wèi)星理論上約有四五年在軌壽命。然而，如果太陽活動頻繁，衛(wèi)星壽命會受到極大影響。“當低于一定的軌道高度的時候（大概300公里以下），衛(wèi)星軌道的衰減就是斷崖式的，可能就一兩個月就直接就要進入大氣層，”董衛(wèi)華說。

此外，“星鏈”衛(wèi)星本身的發(fā)展歷程也是造成此次大批墜落的因素之一。董衛(wèi)華指出，“很有可能是一代或者二代的一些低軌衛(wèi)星，到了壽命周期了?！?/p>

美國卡納維拉爾角：SpaceX公司發(fā)射衛(wèi)星。圖片來源：視覺中國-VCG111572478674

5年左右就需更換，“星鏈”是財務黑洞嗎？

雖然與傳統(tǒng)的地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星相比，“星鏈”衛(wèi)星這種近地軌道衛(wèi)星的有著較低的延遲和較高的傳輸速度，但?使用壽命較短這點也是不容忽視的問題。

傳統(tǒng)放置在地球靜止軌道上的通信衛(wèi)星網絡，只需要幾顆衛(wèi)星便可以服務全世界，使用壽命可達15到20年。相關公司只需發(fā)射少量此類衛(wèi)星，并且有十年甚至更長時間來回收投資。而由數千顆低軌道衛(wèi)星組成的星座則必須不斷更換和補充。

馬斯克在接受采訪時曾表示，“星鏈”將由4.2萬顆衛(wèi)星組成。據天文學家喬納森·麥克道爾提供的數據，截至2025年5月30日，共有7578顆“星鏈”衛(wèi)星在軌道上運行，其中7556顆處于工作狀態(tài)。據悉，“星鏈”衛(wèi)星的設計使用壽命為5年左右。也就是說，大約每5年這些衛(wèi)星就需要全部更換一遍。

據美國市場研究和咨詢公司Quilty Space估算，“星鏈”V2 Mini、V3衛(wèi)星的成本分別為80萬美元、120萬美元?？梢姡绻扛鼡Q4.2萬顆“星鏈”衛(wèi)星，就以V2 Mini的成本計算，耗資也將超過330億美元。

美國“太空評論”網站（The Space Review）中一篇文章指出，人們可能會懷疑，“星鏈”究竟會成為馬斯克火星計劃的主要資金來源，還是一個無底的財務黑洞。

那SpaceX的財務表現如何？當地時間6月3日，馬斯克透露，預計SpaceX今年的收入將達到約155億美元（約合1114億元人民幣）。

據《華爾街日報》報道，隨著其發(fā)展成為美國最大的公司之一，SpaceX依然是最為保密的企業(yè)之一，其財務狀況僅對少數投資者和內部人士公開。大多數持有SpaceX股份的人對公司到底賺了多少錢或虧了多少錢一無所知。

截至去年12月，SpaceX的估值已經達到3500億美元，較2015年時的120億美元增長了28倍。

封面圖片來源：視覺中國-VCG111572478674