遭遇最低級(jí)別地磁暴 SpaceX多達(dá)40顆衛(wèi)星墜入大氣層損毀

近日，美國(guó)太空探索技術(shù)公司(SpaceX)官方網(wǎng)站發(fā)布消息稱，由于遭遇地磁暴，該公司2月3日發(fā)射的49顆星鏈衛(wèi)星中，多達(dá)40顆衛(wèi)星于次日已經(jīng)或?qū)⒁獕嬋氪髿鈱訐p毀。該公司強(qiáng)調(diào)，這些脫軌衛(wèi)星與其他衛(wèi)星相撞的風(fēng)險(xiǎn)為“零”。

什么是地磁暴?中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員羅冰顯13日向科技日?qǐng)?bào)記者解釋，太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球，帶來(lái)地球磁場(chǎng)的擾動(dòng)，如果擾動(dòng)劇烈，就是地磁暴。太陽(yáng)活動(dòng)高年，地磁暴發(fā)生次數(shù)更多，級(jí)別也更高。通常使用地磁Kp指數(shù)(0—9級(jí))來(lái)表征地磁擾動(dòng)的強(qiáng)弱。

空間天氣監(jiān)測(cè)顯示，當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月4日，這批星鏈衛(wèi)星在約210公里處遭遇了Kp=5級(jí)別的地磁暴。“這屬于最低級(jí)別的地磁暴，對(duì)普通在軌衛(wèi)星影響不大。”羅冰顯說(shuō)。

據(jù)了解，星鏈衛(wèi)星部署在約550公里的近地軌道，為何這次在210公里軌道附近，未能“扛住”最低級(jí)別地磁暴的“沖擊”?

“‘天災(zāi)’跟‘人禍’綜合到一起了。”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院教授雷久侯指出，這次星鏈衛(wèi)星事件是遭遇地磁暴而引起地球大氣受到加熱，使得衛(wèi)星阻力增加而不能升軌導(dǎo)致。“地磁暴或許只是誘因，衛(wèi)星受損可能主要還是衛(wèi)星推進(jìn)策略以及設(shè)計(jì)原因?qū)е隆?rdquo;他強(qiáng)調(diào)。

羅冰顯表示，本批次發(fā)射的星鏈衛(wèi)星的推進(jìn)策略是，先用火箭將衛(wèi)星送入210公里的預(yù)定軌道，再用電推進(jìn)器將衛(wèi)星送往更高處。對(duì)此，雷久侯說(shuō)，“衛(wèi)星在210公里的軌道上采用電推進(jìn)方式，大氣阻力與推進(jìn)力可能大體相當(dāng)。但是地磁暴導(dǎo)致大氣阻力增強(qiáng)，推進(jìn)作用失效。在設(shè)計(jì)上，本批次星鏈衛(wèi)星進(jìn)入安全模式回不了升軌狀態(tài)。”

“如果一開(kāi)始就將星鏈衛(wèi)星送到更高軌道，即使遇到更強(qiáng)的地磁暴，甚至強(qiáng)很多倍的擾動(dòng)，也不會(huì)引起衛(wèi)星快速損毀。”雷久侯解釋，大氣密度隨高度指數(shù)衰減，軌道抬升100公里，大氣阻力要低1—2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，400—500公里軌道高度的大氣阻力相對(duì)較小。“一般衛(wèi)星會(huì)推到更高軌道，不會(huì)停靠在210公里高度。”他說(shuō)。

羅冰顯表示，經(jīng)過(guò)計(jì)算和觀測(cè)確認(rèn)，這次地磁暴引起了大氣密度的上升(約10%)。此外，在衛(wèi)星受大氣阻力而高度下降的過(guò)程中，會(huì)遭遇越來(lái)越稠密的大氣。綜合來(lái)看，短時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星受到的大氣阻力上升50%是有可能的。

對(duì)于脫軌星鏈衛(wèi)星的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，羅冰顯表示：“這些衛(wèi)星從約210公里往下墜毀，重新進(jìn)入大氣層后會(huì)燃燒殆盡，不會(huì)產(chǎn)生太空碎片，也不會(huì)有衛(wèi)星零部件撞擊地球表面。”

雷久侯補(bǔ)充道，這個(gè)過(guò)程估計(jì)需要幾天或更長(zhǎng)的時(shí)間。“與其他衛(wèi)星碰撞幾率是比較低，但說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)為‘零’有些絕對(duì)。如果近段時(shí)間發(fā)射衛(wèi)星，還是需要規(guī)避經(jīng)過(guò)失控衛(wèi)星的空域。”

據(jù)報(bào)道，“星鏈”計(jì)劃由埃隆·馬斯克于2014年提出，共計(jì)劃向太空發(fā)射約4.2萬(wàn)顆衛(wèi)星。截至2022年1月，該計(jì)劃已經(jīng)發(fā)射了2000顆衛(wèi)星。

地磁暴對(duì)人造衛(wèi)星的影響不可小覷。雷久侯表示，強(qiáng)大的太陽(yáng)爆發(fā)事件可能導(dǎo)致強(qiáng)烈的地磁暴，使衛(wèi)星阻力增強(qiáng)、影響衛(wèi)星和地面通訊甚至導(dǎo)致一些衛(wèi)星器件失效。(唐芳)