每經(jīng)記者｜宋欣悅  楊煜    每經(jīng)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(guó)馬里蘭大學(xué)和美國(guó)航空航天局（NASA）戈達(dá)德太空飛行中心的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)布的論文《在第25太陽(yáng)活動(dòng)周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過(guò)程》指出，由于當(dāng)前太陽(yáng)活動(dòng)加劇，“星鏈”衛(wèi)星正在比預(yù)期更快地墜入地球大氣層。

數(shù)據(jù)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(shí)間與各種自然現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星墜落與太陽(yáng)活動(dòng)存在明確的關(guān)聯(lián)。

中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“每經(jīng)記者”）采訪時(shí)表示，自2019年第25太陽(yáng)活動(dòng)周開(kāi)啟，太陽(yáng)活動(dòng)水平逐步攀升，如今已進(jìn)入高峰期?！?strong>在無(wú)額外動(dòng)力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會(huì)使航天器機(jī)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(tái)公司中科天塔CTO董衛(wèi)華也對(duì)每經(jīng)記者表示，“太陽(yáng)風(fēng)暴的存在，會(huì)使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命?！?/p>

5年583顆！“星鏈”衛(wèi)星加速墜落

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）戈達(dá)德航天中心物理學(xué)家丹尼·奧利維拉領(lǐng)導(dǎo)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(lái)源：論文《在第25太陽(yáng)活動(dòng)周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過(guò)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(shù)量飆升，達(dá)到78顆。此后兩年，墜落衛(wèi)星的數(shù)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(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)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(shí)間與各種自然現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星墜落與太陽(yáng)活動(dòng)存在明確的關(guān)聯(lián)。NASA的統(tǒng)計(jì)顯示，2024年是太陽(yáng)活動(dòng)的高發(fā)期。2019年“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，太陽(yáng)活動(dòng)處于低谷期。

中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人士告訴每經(jīng)記者，自2019年第25太陽(yáng)活動(dòng)周開(kāi)始，太陽(yáng)活動(dòng)水平逐漸上升，目前已進(jìn)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(lái)最強(qiáng)地磁暴事件）、2022年“星鏈”衛(wèi)星隕落事件等，對(duì)全球高技術(shù)系統(tǒng)帶來(lái)了重要影響。

NASA研究人員表示，目前我們正處于第25個(gè)太陽(yáng)周期的上升階段，而這個(gè)周期“比上一個(gè)太陽(yáng)周期更為強(qiáng)烈”。

研究發(fā)現(xiàn)，自2020年以來(lái)，太陽(yáng)活動(dòng)一直在穩(wěn)步增加，預(yù)計(jì)將在2025年左右達(dá)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(bào)告還指出，70%的衛(wèi)星并非在強(qiáng)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?yàn)槿醮疟┩ǔ３掷m(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，會(huì)緩慢地“侵蝕”軌道，將衛(wèi)星推向不可避免的結(jié)局。

太陽(yáng)活動(dòng)如何“吹落”衛(wèi)星？

太陽(yáng)活動(dòng)為何會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星墜落？

據(jù)悉，太陽(yáng)活動(dòng)遵循大約11年的周期性規(guī)律，在一個(gè)太陽(yáng)周期的過(guò)程中，太陽(yáng)的磁力活動(dòng)來(lái)來(lái)去去。其活動(dòng)峰值期被稱(chēng)為“太陽(yáng)活動(dòng)極大期”，而在極大期，太陽(yáng)噴發(fā)活動(dòng)增強(qiáng)，可能引發(fā)地磁暴。

NASA研究人員指出，地磁暴會(huì)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(dòng)水平越高，衛(wèi)星再入速度越快。地磁風(fēng)暴會(huì)加熱地球大氣層，導(dǎo)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(lái)源：論文《在第25太陽(yáng)活動(dòng)周期上升階段追蹤星鏈衛(wèi)星的再入過(guò)程》

上述相關(guān)人士對(duì)每經(jīng)記者解釋道，“熱層大氣雖然稀薄，但仍會(huì)對(duì)航天器產(chǎn)生拖曳阻力。航天器飛行高度一般高于200千米，此時(shí)大氣分子自由程遠(yuǎn)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(chǎn)生拖曳力?！?/p>

他進(jìn)一步說(shuō)道：“隨著高度增加，大氣質(zhì)量密度呈指數(shù)衰減，大氣拖曳力迅速降低。在無(wú)額外動(dòng)力的情況下，熱層大氣的拖曳作用會(huì)使航天器機(jī)械能減少，軌道高度下降，最終隕落入大氣層。”

董衛(wèi)華也對(duì)每經(jīng)記者表示，“按空間動(dòng)力學(xué)計(jì)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(shí)間。但因?yàn)橛刑?yáng)風(fēng)暴的影響，基本上3到4年就結(jié)束了。太陽(yáng)風(fēng)暴的存在，會(huì)使衛(wèi)星比理論上減少一定的壽命。如果太陽(yáng)活動(dòng)更活躍，壽命減損會(huì)更多?！?/p>

另外，董衛(wèi)華指出，太陽(yáng)活動(dòng)不僅會(huì)加速衛(wèi)星軌道衰減，還會(huì)顯著影響衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)精度。

從衛(wèi)星管理和地面監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)來(lái)看，太陽(yáng)活動(dòng)頻繁時(shí)，衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)誤差會(huì)大幅增加。董衛(wèi)華舉例稱(chēng)，“在正常太陽(yáng)活動(dòng)狀態(tài)下，我們對(duì)衛(wèi)星24小時(shí)內(nèi)的軌道預(yù)報(bào)誤差基本控制在100米以內(nèi)。但如果太陽(yáng)活動(dòng)頻繁，衛(wèi)星實(shí)際位置與預(yù)測(cè)位置甚至?xí)?公里左右?！?/p>

他強(qiáng)調(diào)，太陽(yáng)活動(dòng)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(duì)衛(wèi)星運(yùn)行有著直接且重大的影響。

不過(guò)，令人欣慰的是，就像天氣預(yù)報(bào)一樣，現(xiàn)代科技已能預(yù)測(cè)電磁暴。

據(jù)上述相關(guān)人士介紹，我國(guó)建立了空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，如子午工程等空間環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)、地磁暴等空間天氣現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

面對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，科研人員們?cè)谛l(wèi)星設(shè)計(jì)上也是下足了功夫。該人士介紹道，“（他們）采用抗輻射設(shè)計(jì)、增強(qiáng)衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道維持能力等措施，提高衛(wèi)星對(duì)空間環(huán)境的適應(yīng)性。同時(shí)，通過(guò)地面控制中心對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道調(diào)整和姿態(tài)修正，及時(shí)應(yīng)對(duì)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(guò)去五年墜落的衛(wèi)星中，有將近一半都是“星鏈”衛(wèi)星？

中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)。在磁暴期間，大氣密度的增加會(huì)使低軌道衛(wèi)星受到的拖曳力進(jìn)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(gè)低軌道衛(wèi)星星座項(xiàng)目，旨在為全球提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。董衛(wèi)華告訴每經(jīng)記者，“‘星鏈’實(shí)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(gè)影響就很大了?！?/p>

作為對(duì)比，他對(duì)記者解釋說(shuō)：“我國(guó)的星網(wǎng)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(duì)較小。我們平常開(kāi)玩笑說(shuō)，衛(wèi)星本身的元器件可能都?jí)牡袅?，但它的軌道還在外太空?！?/p>

通常情況下，若太陽(yáng)活動(dòng)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(yáng)活動(dòng)頻繁，衛(wèi)星壽命會(huì)受到極大影響?！?strong>當(dāng)?shù)陀谝欢ǖ能壍栏叨鹊臅r(shí)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(gè)月就直接就要進(jìn)入大氣層，”董衛(wèi)華說(shuō)。

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。”

美國(guó)卡納維拉爾角：SpaceX公司發(fā)射衛(wèi)星。圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)-VCG111572478674

5年左右就需更換，“星鏈”是財(cái)務(wù)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(diǎn)也是不容忽視的問(wèn)題。

傳統(tǒng)放置在地球靜止軌道上的通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，只需要幾顆衛(wèi)星便可以服務(wù)全世界，使用壽命可達(dá)15到20年。相關(guān)公司只需發(fā)射少量此類(lèi)衛(wèi)星，并且有十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)回收投資。而由數(shù)千顆低軌道衛(wèi)星組成的星座則必須不斷更換和補(bǔ)充。

馬斯克在接受采訪時(shí)曾表示，“星鏈”將由4.2萬(wàn)顆衛(wèi)星組成。據(jù)天文學(xué)家喬納森·麥克道爾提供的數(shù)據(jù)，截至2025年5月30日，共有7578顆“星鏈”衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行，其中7556顆處于工作狀態(tài)。據(jù)悉，“星鏈”衛(wèi)星的設(shè)計(jì)使用壽命為5年左右。也就是說(shuō)，大約每5年這些衛(wèi)星就需要全部更換一遍。

據(jù)美國(guó)市場(chǎng)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(wàn)美元、120萬(wàn)美元?？梢?jiàn)，如果要全部更換4.2萬(wàn)顆“星鏈”衛(wèi)星，就以V2 Mini的成本計(jì)算，耗資也將超過(guò)330億美元。

美國(guó)“太空評(píng)論”網(wǎng)站（The Space Review）中一篇文章指出，人們可能會(huì)懷疑，“星鏈”究竟會(huì)成為馬斯克火星計(jì)劃的主要資金來(lái)源，還是一個(gè)無(wú)底的財(cái)務(wù)黑洞。

那SpaceX的財(cái)務(wù)表現(xiàn)如何？當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月3日，馬斯克透露，預(yù)計(jì)SpaceX今年的收入將達(dá)到約155億美元（約合1114億元人民幣）。

據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，隨著其發(fā)展成為美國(guó)最大的公司之一，SpaceX依然是最為保密的企業(yè)之一，其財(cái)務(wù)狀況僅對(duì)少數(shù)投資者和內(nèi)部人士公開(kāi)。大多數(shù)持有SpaceX股份的人對(duì)公司到底賺了多少錢(qián)或虧了多少錢(qián)一無(wú)所知。

截至去年12月，SpaceX的估值已經(jīng)達(dá)到3500億美元，較2015年時(shí)的120億美元增長(zhǎng)了28倍。

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