“星链”卫星大量坠落地球对太空环境的潜在影响有哪些?

今年六月份,马斯克的“星链”卫星居然爆出有大批坠落的事儿,光是去年一整年里,就有多大316颗“星链”卫星掉到地球上啦!

要知道,以前的“星链”卫星,虽然偶尔也会掉下来,但那规模比起去年嘛,简直小巫见大巫。

像在2020年那一年,“星链”卫星掉到地球上的数量也就只有2颗左右。

这几年来,“星链”卫星到底经历了啥变化呢?面对那些不断掉到地球的“星链”卫星,我国的三位航天员是不是也会受点影响?

大批坠落的“星链”卫星

这些卫星会掉下来,原因可能让不少人觉得意外,因为关键的问题其实不在卫星自身。

这些科学家们,比如美国国家航空航天局(NASA)戈达德航天中心的物理学家,都一致认为问题的“罪魁祸首”就是那日子愈发激烈的太阳活动。

一旦太阳变得“兴奋”,它就会向四处喷射出大量的高能带电粒子,也叫大家熟悉的太阳风。

这些庞大的粒子队伍呼啸着向地球扑来,狠狠撞击着地球的磁场,一场绚丽又危险的地磁暴就这样开始演出。

得说清楚的是,地磁暴可不只是让高纬度区域的人们偶尔能看到迷人的极光,它还会暗地里给地球上层的大气“升温”。

一旦大气层受到加热,就好比发面团一样向外鼓起来,结果就出现了一个挺棘手的问题:本来空气很稀薄的近地轨道,空气密度竟然突然变得更大了。

你可能会觉得,那点空气有什么大影响嘛?对在地面上的人类来说,确实算不得什么大事。

不过,对于那种每秒几公里速度飞行的卫星来说,哪怕只是多了一点点空气分子,时间一长,积少成多,空气阻力可是相当可怕的。

就像你在水里跑步,水的阻力会让你越跑越吃力,卫星也是这个道理,阻力越大,它的飞行速度自然会跟着变慢。

速度一减,就不能保持原来的轨道高度,不得不沿着螺旋慢慢向下坠落,最终掉进越来越稠密的大气层,在那绚丽的火光中结束了自己的一生。

有趣的是,科学研究显示,实际上并非只有极其强烈的地磁暴才会让卫星掉下来。

差不多有70%的坠落事故,都是在那些持续时间长、强度中等偏轻的地磁暴时期发生的。就像煮青蛙一样,慢慢累积的小问题,反倒更容易引发大麻烦。

其实就是说,太阳在对离地轨道搞一轮周期性的“大清扫”。轨道越靠近地面,那些卫星受影响越厉害,也就越快会被“扫出去”。

而在那些跑得更高轨道上的卫星,由于空气稀疏得多,暂时还能躲过这场“扫荡”。

在这次太阳风暴引发的大混战里,“星链”之所以特别惨淡,正是因为它依靠的那套商业模式本身就有点撑不住。

坊间传说,“星链”野心不小啦,光目前在天上的卫星就超过了7000颗,未来还瞄准了3万多颗的宏伟目标,这意味着几乎每周都有一大批新“星链”卫星飞上太空。

这么庞大的卫星阵容,即使损坏率不算高,掉下来坠落的卫星数目也会变得特别惊人。

更重要的是,它的轨道安排嘛,为了向地面传输低延迟、高速的互联网服务,“星链”卫星得布置在离地面比较近的低轨道上。

这使得它在商业方面取得了巨大成功,不过也把它推到了受大气阻力影响最严重的前线,这种脆弱性如今甚至开始反作用于它的商业运营了。

截然不同的太空生存法则

目前“星链”网络已经经历过几次大规模的服务中断,足以让整个市场感到担忧:这么一个表面上看起来挺厉害,但又如此依赖天气状况的系统,它的长期稳定到底靠不靠谱啊?

要晓得,到今年为止,“星链”的全球用户数已经超过了五百万,它的服务也不仅仅局限于偏远地区的家庭,早已渗透到航空、海运等重要行业里去了。

在国际政治的局势中,它的作用可算是前所未有,比如在俄乌冲突时,美国就把不少“星链”终端送给乌克兰,用以支援。

这些不起眼的接收器,在前线简直就像命根子一样,乌克兰总统泽连斯基还曾当面感谢“星链”带来的支持。

一方面,世界对于它的依赖越来越深;另一方面,这个系统也暴露出在阳光下的脆弱性,真是让人捏把汗。

“星链”的辉煌靠的是它那密集的低轨网络,可就是这个布局,也变成了它在大自然的威力面前最脆弱的地方。

可能吧,像“边发射边掉落”这种看起来挺疯狂的节奏,最终或许会变成“星链”保持庞大帝国运转的不得已日常。

面对一样的轨道衰减威胁,实际上有两条截然不同的“求生”方式:一方面是“星链”所代表的“消耗品”路线,另一面则是空间站所示范的“精细维护”路线。

中国的“天宫”和国际空间站都在差不多400公里的轨道上运行,这个高度正好正处于大气阻力最严重的区域。

更麻烦的是,空间站的体积可真不小,还挂着两块巨大的太阳能电池板,这就使得它遭受的空气阻力远比那些小型卫星要大得多。

空间站怎么挺过来的,嘿嘿,答案挺简单的,虽然它看起来挺“笨拙”的,但实际上可是非常“抗造”的牛!

空间站配备了自己的发动机,一旦轨道高度下降到一定程度,它就会点火,用力“推”一把,把自己往上送,目的就是抵抗地球的引力和大气的阻力,这就是所谓的“轨道维持”。

说到底,这种“主动应对”可是要花钱的,每次点火都得用掉不少宝贵的推进剂,得付出一定的代价。

像天舟九号这类的货运飞船,定期会带一些物资飞到空间站,其中最关键的一项任务就是帮空间站“补充燃料”或“加油”。

正是因为这种不怕花钱的后勤保障,才让空间站能在轨道上坚持十几年甚至更长时间,变成了人类在太空的“家”。

为何不为“星链”卫星也装个“太空加油”系统呢?理论上说,这完全没问题,但实际操作起来嘛,就算为几千颗卫星提供加油服务,无论是技术层面还是费用方面,都说得上是根本行不通。

这种命运的差别,实际上反映的还是冷冰冰的经济核算,更是为不同任务目标作出的不可避免的决定。

得提醒的是,太阳活动产生的高能粒子和宇宙辐射,对航天员的身体健康可是个大威胁,所以保证空间站的平稳运行,也算是在帮航天员躲避那些看不见的危险。

在咱们国家的空间站如此稳妥又靠谱的情况下,就算“星链”那些卫星大批掉落,也不用过度担心中国空间站和里面那三位航天员安危。

毕竟我们国家有比较成熟又可靠的轨道维护技术,还有坚实的后勤保障体系,能用多种办法应对太阳的“脾气”变化。

结语

“星链”出现坠落潮,绝对不是偶然的技术出错,而是太阳活动周期、近地轨道的物理规律以及激进的商业航天模式三方面相互作用、碰撞出来的火花。

这既是一个挺严峻的考验,也是对咱们现有太空技术的一次宝贵“试金石”。

它很直白地告诉咱们,太空从来不是个温吞吞的后花园,唯有硬核的强者才能在这儿立得住脚。