太陽的憤怒使 SpaceX 衛星從天而降

太陽是一段時間以來最憤怒的一次——它正在將這種憤怒發泄在組成 SpaceX 星鏈艦隊的數千顆微型衛星上。

對從天而降的 Starlink 衛星的新分析揭示了一個獨特的模式：隨著太陽在 2020 年至 2024 年之間升級到其活動周期的高峰期，該活動直接導致的衛星墜落數量也隨之增加。

由美國宇航局戈達德太空飛行中心的太空物理學家丹尼·奧利維拉 （Denny Oliveira） 領導的一組科學家研究了當時落回地球的 523 顆 Starlink 衛星，發現了與太陽的明顯聯系。

“我們清楚地表明，當前太陽周期的強烈太陽活動已經對 Starlink 重返大氣層產生了重大影響，”他們在報紙上寫字.

“這是衛星軌道阻力研究的一個非常激動人心的時刻，因為近地軌道上的衛星數量和太陽活動是人類歷史上觀察到的最高的。”

太陽周期是太陽活動波動的 11 年周期，以太陽兩極的周期性磁反轉為中心。它主要表現為太陽黑子、太陽耀斑和日冕物質拋射，這些物質拋射在接近太陽極大期時（當兩極翻轉時）穩步增加，然后減弱到最小值，然后再次緩慢回升。

這只是太陽的正常方式，而我們是目前正處于第 25 個周期的高峰期自從我們開始跟蹤他們以來。這實際上是一個相當強勁的周期;不是有記錄以來最強的，但仍顯示太陽活動比科學家最初預測的要多得多.

這意味著它對地球的影響相當大。您可能已經注意到大量的 Aurora 活動;這就是太陽粒子撞擊地球大氣層的效果，由日冕物質拋射和太陽風所承載。

但太陽活動的增加還有另一個不太明顯的影響：沖擊上層大氣的太陽噴射的增加使其顯著升溫。

我們從表面上沒有注意到它。但增加的能量使大氣層膨脹——足以增加阻力量在近地軌道的航天器上。這意味著它們無法保持目前的軌跡，需要進行調整以保持在天空中。

需要明確的是，所有位于近地軌道的衛星都是容易受到阻力增加的影響與太陽活動有關。然而，迄今為止，SpaceX 已經發射了8,873 顆 Starlink 衛星進入近地軌道，其中 7,669 個仍在運行。這些純粹的數字為研究太陽極大期對近地軌道衛星的影響提供了一個很好的實驗室。

“在這里，我們使用......Starlink 軌道數據對軌道高度和速度進行疊加紀元分析，以確定不同強度的風暴造成的影響。研究人員寫道.“Starlink 重返大氣層恰逢太陽周期 25 的上升階段，這是一個太陽活動增加的時期。”

SpaceX 于 2019 年首次開始發射 Starlink 衛星，首次重返大氣層于 2020 年開始。最初，這些數字保持在相對較低的位置。2020 年只有兩場。2021 年，有 78 顆衛星墜落;2022 年為 99 人，2023 年為 88 人。但隨后 2024 年出現了驚人的增長——共有 316 顆 Starlink 衛星從天上掉下來。

研究人員根據當時的地磁條件對這些再入進行分組——即太陽活動對地球的影響有多大。奇怪的是，大約 72% 的再入發生在弱地磁條件下，而不是強地磁條件下地磁暴.

研究人員發現，這是因為在太陽周期的上升期內阻力的累積效應。這些衛星的軌道并沒有被一舉擊落，而是隨著時間的推移而微妙地退化。與此同時，在強地磁條件下墜落的衛星比在較弱條件下墜落的衛星墜落得更快。

實際上，這是令人著迷的東西。我們沒有很多關于這種現象的數據;Oliveira 和他的同事們的工作可能有助于設計策略來減輕太陽活動引起的軌道衰減，使衛星保持在它們應該在的近地軌道上（例如，不會撞到其他衛星并引發令人討厭的凱斯勒瀑布).

“我們的結果很有希望，因為它們指向了使用短節奏 Starlink 數據（精確軌道確定、中性質量密度、沖壓方向面積、阻力系數）來改進地磁暴期間軌道阻力模型的方向，尤其是在極端事件期間，”研究人員寫道.

該論文已被天文學和空間科學前沿，可在arXiv.

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