太空探索技术公司（SpaceX）在2月8日发布官方声明，该公司于2月3日发射升空的49颗星链计划卫星（Starlink），由于受到空间天气的严重影响，多达40颗于次日损毁，初步估计此次事件造成的直接损失预计超过5000万美元，可以说是损失惨重了。
SpaceX在官网发布的声明
小编今天就带大家了解下美国的“星链计划”以及空间天气在航天任务中的重要性！
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引言：
谈到“星链计划”我们或许会有些陌生，但谈到这项计划的发起人—埃隆·马斯克（Elon Musk）时，就不太陌生了，埃隆·马斯克是何许人呢？
时代周刊年度人物-埃隆·马斯克（Elon Musk）
他坐拥电动汽车公司特斯拉Tesla、商业火箭发射公司SpaceX、脑机接口公司Neuralink、地下隧道The Broing Company、太阳能发电公司SolarCity等等，也提出过很多”看似不可能”的想法包括殖民火星计划、重复利用火箭等等……但这些想法却都在一步步变成现实。
埃隆·马斯克拥有的公司
马斯克也凭借在可重复使用运载火箭，可持续运输和能源系统的设计、工程、制造和运营方面取得的突破在2月10日当选了今年美国的工程院院士。
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这次损失惨重的星链计划是什么呢？
下面我们切入正题，来聊聊这次损失惨重的“星链计划”。
“星链计划”（Starlink）是SpaceX公司的重要项目。2015年1月，埃隆·马斯克（Elon Musk）宣布SpaceX将在2019年至2024年间发射1.2万颗卫星进入地球近地轨道，创造出一个由人造卫星组成的巨型星链，从而在全球范围内提供高带宽、低延迟、低成本的卫星宽带互联网服务，也可以为后续的火星殖民和建立月球基地提供资金和技术的支持！
“星链计划”宣传图
据NASA统计，现在我们头顶上活跃的卫星总数大概是4300颗，而人类有史以来一共发射过11670颗卫星，截止到现在，“星链计划”已经往太空里发射了超1900颗卫星，也就是说，现在天上有一半的卫星都是马斯克的！而且还准备再增加3万颗，使卫星总量达到约4.2万颗。
“星链计划”卫星网络的艺术渲染图
有读者可能要问了，我们现在都普及“5G”了，为什么还要往宇宙发卫星提供互联网服务呢？
这是因为移动通信发展到目前的瓶颈就是全球性的覆盖，我们知道到海洋、沙漠、山区、航空都是陆地基站的短板，这是因为无线电波的传播范围是有限的，再加上城区高楼大厦的遮挡，对于4G网络来说一个基站在城区也就能覆盖半径300-500米的范围，而如果是5G网络，由于频段范围进一步提升，覆盖半径还要进一步缩小。如果我们未来的网络可以是陆地基站+卫星的组合，那就会解决这些问题。在无法使用陆地基站的场景，用卫星来达到互联网通信的效果。“星链计划”就是要将卫星覆盖到地球各个轨道上，搭建卫星网络。
卫星通信网络
根据上面提到的特点，“星链计划”的潜在客户群体是：
1.全球43亿人次航空旅客与员工
2.全球大约3000-4000万人次海航旅客与员工
3.美国本土大约3000万卫星用户
4.居住在网络通信较差和偏远地区40亿人群中相对富裕的5-10%群体
5.全球约3亿人次每年户外拓展、旅游、科考的人群……
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受到地磁暴影响，最新发射的“星链”损失惨重
然而在最新一次2月3日的“星链计划”发射任务中，49颗卫星中有40颗受到地磁暴（Geomagnetic Storm）的严重影响，近地轨道大气层密度增加，卫星所受空气阻力剧增50%，最终导致这些卫星还未来得及升轨就迅速坠入大气层，可以说是损失惨重了。这也是单次地磁暴对卫星造成的最大规模破坏。
“星链计划”卫星在两次磁暴之间发射
一些天文学家也捕捉到了疑似“星链计划”卫星坠入大气层的景象。当地时间2月7日凌晨2时40分左右，加勒比天文学会（SAC）的流星监控相机记录到了空间碎片再入大气层，其中的几个碎片可能是这次受磁暴影响的“星链计划”卫星有关。因为空间碎片再入大气层的速度比流星要慢很多，看起来会更加壮观。
疑似“星链计划”卫星坠入大气层的视频截图，视频详见参考资料7
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发射卫星记得看空间“天气预报”
如何避免这种由于空间天气变化对卫星造成的严重损害呢？简单来说就是需要更加关注空间天气的变化，关注空间天气预报。
太阳活动爆发是这些灾害性空间天气的源头，特别是耀斑会产生大量的高能粒子，强电磁辐射，可以严重影响地磁活动和电离层，干扰现代社会的生产生活，如航空航天、太空行走、卫星安全、导航通信、电网设施等，对气候和天气可能也存在潜在的影响，有些卫星要提前关机或进入保护模式，极光也是因为太阳活动和地球磁场相互作用产生的。
太阳活动对地球空间环境的三轮攻击
太阳活动会引起空间环境的剧烈变化，当受太阳活动影响，地球空间中的各种环境变化十分剧烈（如上图3轮攻击引起8类空间天气事件）。
第一轮攻击是以射电暴为主的电磁干扰，当太阳耀斑到达地球时，增强的电磁辐射会导致地球上空电离层电子密度大增，影响地球附近无线电通讯。
太阳耀斑
第二轮攻击是在太阳爆发活动时会喷射出高能粒子束流，会使轨道上的单粒子翻转概率大幅度提升，使卫星运行出错。
SOHO卫星观测到的日冕物质抛射现象
第三轮攻击则是更大尺度的太阳爆发活动，也称为日冕物质抛射现象（CME）。太阳活动产生的等离子体携带着磁场，随着高速太阳风运行到地球附近和地球的磁场相互作用，扰动地球磁场，形成地磁暴。
地磁暴
这次“星链计划”卫星损失惨重的很大一部分原因是：高层大气密度的变化对低轨道卫星的干扰。在发生地磁暴期间，受高纬焦耳加热和极光粒子沉降加热的影响，极区大气首先被加热、膨胀、上升，低层较密的大气被带到较高高度上，使极区高层大气密度增加；同时在大气环流的共同作用下，被带到其他高度和纬度区域，从而引起全球大气密度增加。
卫星受到拖曳力偏离轨道
中高层大气的密度一旦增加，在低轨道运行的这些卫星就会感受到更大的拖曳力，所以他就没有办法保持在原有的既定轨道上，逐渐偏离轨道，变成太空垃圾。
空间天气与人类技术系统
严重的空间天气事件能导致卫星系统、通讯系统、导航系统和电力系统毁坏，引起各种社会经济损失。太阳活动水平在逐步进入高年，我们应该更多的去关注空间天气，减少航空任务损失！
图片来源相关网络
参考资料：
1.Bilibili 太阳风暴：一波送走40个全新星链 作者：沛锦Astro
2.公众号 什么是星链计划 作者：通信人才招聘网站
3.知乎 关于马斯克SpaceX的星链Starlink计划，你想知道都在这里 作者：议文思理
4.百家号 老粥科普 新发射的星链卫星一次报废40颗，都怪地磁风暴？其实另有原因
5.https://www.space.com/solar-geomagnetic-storms-spacex-starlink-threat
6.https://www.androidauthority.com/what-is-starlink-1134426/
7.https://www.bilibili.com/video/BV1gF411n7R1 黑空叉的绝妙机会来了：2月3日发射的星链G4-7任务中多达40颗卫星将坠毁
8.公众号 空间环境预报 地磁暴毁灭了马斯克40颗卫星? 作者：李志涛
美编：陈添鑫
校对：万鹏
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