40颗卫星毁于“飞来横祸”,防微杜渐势在必行

2022-02-16 13:14:23 | 来源:中国航天报 | 参与: 0 | 作者:宙叔

来源:中国航天报 作者:宙叔

美国SpaceX公司近日表示,由于遭遇地磁暴,该公司2月3日发射的49颗“星链”卫星中有多达40颗于次日损毁。据信这是单次地磁暴对卫星造成的最大规模破坏。

据悉,这批星链卫星刚刚发射升空时,被部署到近地点仅210公里的初始轨道,进行初步测试,但这样的轨道设计也让新发射的卫星容易成为地磁暴等天灾的牺牲品。倒霉的是,发射才过了1天,地球上空的一场地磁暴导致大气密度上升,致使卫星所受阻力增大,无法正常前往目标轨道,只好离轨再入大气层。

不过,SpaceX公司称,这些卫星离轨再入“不会对其他卫星构成碰撞风险,并会按设计在再入大气层时消亡,而这意味着不会有轨道碎片产生,也不会有卫星部件砸到地面”。

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太阳进入活跃期,引发地磁暴等环境突变

由于太阳正进入其11年活动周期中较活跃的阶段,这起事件有可能预示着接下来会发生更多空间天气问题引发的麻烦。而当前正值低轨小卫星部署快速增加、渐入高潮之际,其中很多卫星没使用昂贵的特制辐射加固电子器件,难免面临更大风险。

所以,对这次意外事件,我们不能只看热闹,有必要分析解读,得到的三大启示有助于防微杜渐。

第一,意外凸显了微小卫星大量组网的抗毁性优势。

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大量卫星组网拥有抗毁性优势

此前星链1.0版卫星制造成本为83.3万美元/颗,按此计算,40颗卫星价值3332万美元。当前发射的是新一代星链卫星,会更贵一些。可以说,这次相当于用大几千万美元制造了“小规模流星雨”。假如遭遇地磁爆的是更昂贵的传统大型通信卫星,仅仅卫星本身费用估计就能达到10亿美元上下。

不过,星链卫星星座的建设理念是用低成本复用火箭分批发射低成本小卫星,虽然会有卫星因各种原因无法工作,通过再次发射补网,仍然能够保障星座的可持续建设和运行。可以看出,面对突发的自然灾害甚至是人为攻击,小卫星星座更有抗毁“弹性”。

第二,卫星安全入轨机制值得关注。

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卫星面临多种太空自然威胁

这批星链卫星为什么几乎全军覆没?一方面是因为地磁爆来得太突然,另一方面则是因为卫星在210公里转移轨道上停留的时间较长,以便充分检查每颗卫星的工作状态。若一切正常,卫星就启动氪离子电推,继续爬升,假如有异常,卫星会主动减速,再入大气层烧毁。这项设计对于确保卫星安全工作和空间运行安全都是有利的。倒霉的是,这次地磁爆让附近大气密度骤增,阻碍了卫星进一步爬升。

试想,如果没有这项设计,不论大气密度如何变化,卫星仍自动启动电推爬升,恐造成不可预测的卫星运行轨迹。而卫星主动下降、再入大气层就不会对轨道较高的其他卫星造成威胁。因此,星链卫星的轨道爬升“安全模式”还是有价值的。

第三,空间天气问题不容忽视。

这批星链卫星被初始部署的210公里处是大气层空间与卫星轨道空间之间的过渡区域,也是大气层的最外层,虽然空气已经很稀薄,仍极易因太阳风、宇宙辐射等空间天气影响而发生热胀冷缩等变化。人类长期开展空间环境实验,其中一个重要目标就是研究空间特殊环境及其对航天器的影响。很遗憾,到现在为止,我们还没完全弄清楚其规律,很难精确预测其环境状况,这才有了这次环境突变下星链卫星没能“逃过一劫”。

所以说,这次意外事件应当引起重视。未来航天发射中,需要进一步紧密监视和预测空间天气变化情况,避免人造地球卫星、深空探测器、载人飞船等遇到危险。

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