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不看空间天气预报,美国“星链计划”损失40颗卫星

时间:2022-02-14 07:50:08       来源:腾讯网

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

关键词: 不看空间天气预报 美国&ldquo星链计划&rdquo损失40颗卫星