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作者：小编 日期：2025-06-15 15:46:27 点击数：
。最近，一组来自美国航空航天局（NASA）和马里兰大学（University of Maryland）的太阳物理学家和卫星追踪专家在《天文学和空间科学前沿》（Frontiers in Astronomy and Space Sciences）发表的新研究显示，2020年至 2024 年，已经有 583 颗星链卫星再入大气层：前几年的坠落数量相对较少，一直稳定在 70~99 之间，
21 世纪的第二个十年，SpaceX 开始凭借星链重塑行业格局。这个号称将把 4.2 万颗卫星发射到近地轨道（LEO）上的庞大计划，正将全球互联网覆盖从科幻构想变为商业图景。
SpaceX正在增加发射次数，并开始部署更重的新型号星链卫星 制图：彭博社
然而，凡是上升的都会落下，近地轨道上的人造卫星也不例外。根据这项新研究的追踪，2020 至 2024 年间共有 1190 颗卫星再入地球大气层，其中近半数（583 颗）属于星链。在刚开始部署的前三年，星链卫星的再入次数相对较少——2020 年 2 次， 2021 年 78 次，2022 年 Kaiyun平台 官方入口99 次，2023 年 88 次。但在 2024 年，这个数字暴涨到了 316 次。
是什么导致了卫星的加速下坠？科学家将目光投向了太阳活动。这颗我们赖以生存的恒星每 11 年就会经历一个活动周期，其表面风暴的频率与强度通常先增强后减弱，往往会引发地球高层大气中更强烈的地磁现象，可能影响在轨卫星运行。
2020~2024 年刚好处于太阳活动的上升期，尤其是 2024 年 5 月发生的加农超级磁暴（Gannon superstorm），是过去 20 年间最强的一次极端空间天气事件。在此期间，太阳黑子群和太阳耀斑爆发带来的大量磁能被注入地球磁层，从而引发超强地磁暴，令全球多处低纬度地区都观测到了极光现象。与此同时，研究者注意到，星链-2601 卫星刚好在这段时间内坠入地球大气层，而且比预测提前了 11 天。
为了确定这不只是巧合，研究者将 4 年多的观察期划分为了 119 个双周（14 天），计算了星链卫星每两周再入大气层的频率。结果发现，在整个观察期间，星链卫星每两周平均发生 5 次再入事件；但如果按照地磁条件来看，就能发现它们在弱地磁条件下（101 个双周）每两周发生 4 次再入，而中等（14 个双周）和强（4 个双周）地磁条件下的再入频率约为每两周 9 次。
星链卫星再入大气层数量（红色柱状图）与 2000~2024 年太阳射电指数的关联性 来源：论文
进一步的统计分析显示，地磁暴直接影响了卫星的再入速度——地磁活动水平越高，卫星再入速度越快。在强地磁暴期间，卫星最终下降阶段（从约 280 公里参考高度至大气再入）相对地磁平静期缩短了 10 至 12 天。
太阳和地磁活动为何会影响卫星的轨道高度？研究者认为，太阳活动增强时，太阳辐射（尤其是极紫外和 X 射线辐射）增加，使得地球高层大气的温度升高，密度增大。高层大气密度的增加会导致卫星在轨道上受到的阻力增大。与此同时，地磁暴引发的大气上升和加热效应进一步增加了高层大气的密度，从而引发卫星高度下降。
实际上，即便没有太阳和地磁活动的干扰，SpaceX 自 2019 年起发射的首批星链卫星，也已接近其异常短暂的“保质期”。根据 SpaceX 原本的计划，星链的完全体将由 4.2 万颗卫星组成，每颗卫星的寿命约为 5 年。根据现有太空法规，这类处于距离地面 200 千米至 2000 千米之间的近地球轨道的卫星，在达到使用寿命后就会在坠向地球的路上燃烧殆尽。
理论上，报废卫星可以有其他选择：让它们进入更高位置的“坟墓轨道”。然而现实是骨感的。首先，根据有关法规，像星链这样的近地球轨道卫星任务结束后必须再入大气层，否则将无法拿到部署许可。其次，也是更重要的理由，是因为这么做更省钱：将卫星送入更低的轨道所需要的推进燃料更少，控制难度也更低。
如果让被淘汰的卫星滞留在原来的轨道上，那就更加不明智了。这些卫星会对其他航天器构成安全威胁，它们可能以每小时 5000 公里的速度在轨道上飘荡数十年之久。在如此高速的情况下发生碰撞，后果是灾难性的。大量碎片会像子弹一样射入其他卫星或航天器，继而产生更多碎片。最糟糕的情况下，碰撞会进入自我延续模式，最终形成的碎片场可能会使近地轨道在数十年乃至数百年内无法正常使用。
卫星企业将高层大气视为天然的垃圾焚化炉，但这种“经济实用”的处理方法面临着新的代价：当卫星在大气层中“燃烧殆尽”时，其底盘结构、残留推进剂、电子元件、天线阵列和太阳能电池板并不会凭空消失——构成卫星的所有这些金属和塑料物质的质量，都会化为金属蒸气沉积于大气层中。
如果再入大气层的卫星数量不多，这确实不会带来什么影响。但考虑到光是 SpaceX 的星链项目就需要部署 4 万多颗近地卫星，我们就必须正视头顶上被用作卫星焚化炉的天空了。根据彭博社的统计，除了星链计划外，目前还有至少 3 项规模超过 1 万颗人造卫星的部署计划正在实施。粗略估算显示，这些如果这些巨型星座的任务结束，其卫星再入大气层带来的金属蒸气质量（特别是高活性铝和锂）将达到自然沉降水平的 25 倍以上。
如此大量的金属可能改变大气化学成分，并导致臭氧层损耗。例如，进入平流层的铝能与氧气结合生成氧化铝，这种化合物可通过一系列化学反应引发臭氧消耗。2022 年坠入大气的卫星产生了约 17 吨氧化铝，比自然水平高出 30%。根据 2024 年发表的一项研究，巨型卫星群的含铝量可能高达总重量的 30%，这可能导致氧化铝排放量每年增加 360 吨，足以全面削弱臭氧层。
此外，卫星再入时的燃烧产热也会破坏臭氧层。燃烧中的卫星可达 1925 摄氏度，这个级别的高温足以分解大气中 80% 的氮分子，令其与氧重新结合形成二氧化氮（NO2）。曾有学者估算，在特定条件下，一个二氧化氮分子可以摧毁一个臭氧分子后再生，然后继续攻击另一个臭氧分子。
为了减少对地球大气的破坏，一些卫星制造者已经Kaiyun平台 官方入口开始着手替换铝制部件，逐渐从上世纪七八十年代以金属为主的大型卫星制造，转向生产更多采用碳纤维材料的微型化、高性价比卫星。还有一家日本公司选择用木材构建卫星，这样就能在重返地球时完全燃烧并且不释放有害物质。不过，碳纤维材料对大气层的影响还需观察，而木制卫星的成本是否能够满足商业化运营也是未知数。这两种方案都需要面对进一步的检验。
近地轨道和大气环境是人类必须加以保护的宝贵资源，如何用更长寿、数量更少的卫星在近地轨道实现有效服务，是我们必须直面的一项紧迫挑战。
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