太阳耀斑爆发!星链卫星突然大批坠落地球,中国空间站怎么应对

在这几天,美国星链卫星突然大量坠落地球的话题引起了大家的关注、热议,这到底是怎么回事?在近地轨道运行的除了这些星链卫星外,还有很多其他的卫星、飞船、空间站,当前中国空间站上有神舟二十号飞船,3名航天员在轨飞行了50来天时间,预计在10月下旬才会返回地球。我们的空间站会不会也像星链卫星那样坠落呢?该如何应对?

其实,在近地轨道运行的航天器坠落地球是正常的,只不过星链卫星大量坠落地球就有点不寻常了。在近地轨道飞行的航天器轨道高度都不是固定不变的,每天都会出现轨道衰减的情况,这些航天器在没有启动发动机进行加速的情况下,飞行高度都会越来越低,最后都会坠落地球大气层,包括这些星链卫星、空间站。

这是因为在近地轨道不是绝对的真空,就算穿过了卡门线进入外太空,那里依旧存在稀薄的空气,只是卡门线以上和以下的空气密度差异比较大而已。由于近地轨道还有稀薄的空气,所以在近地轨道运行的航天器都会受到空气阻力,受到的空气阻力的大小和航天器飞行轨道、体积都有关系。

飞行轨道越低,空气密度越大,航天器受到的空气阻力就越大,轨道衰减就会越快,轨道高度越高,空气密度越小,受到的阻力就越小,轨道衰减就越慢。最近的一个例子就是苏联在1972年3月31日发射的Kosmos 482金星探测器,这个探测器入轨后没有前往金星,而是在近地轨道溜达了几十年时间,最后在上个月才坠落地球。

类似这样的情况还有很多,有一些卫星飞行几十年时间都不会坠落地球,像东方红一号。然而,美国星链卫星在最近几年时间内大量坠落地球,坠落地球的星链卫星越来越多,这是怎么回事?

星链卫星大量坠落地球

第一批星链卫星在2019年发射升空,在2020年就开始有星链卫星坠落地球,不过那时候星链卫星的总数量还比较少,坠落地球的星链卫星也不会多,2020年只有2颗星链卫星坠落地球,后来坠落地球的星链卫星越来越多,在2024年坠落地球的星链卫星多达316颗,现在还不知道2025年会有多少颗星链卫星会坠落地球,但估计不会少,有可能会比2024年还多。

因为2025年1月就有超过120颗星链卫星坠落地球了,如果平均每个月坠落100多颗星链卫星的话,在今年估计有近千颗星链卫星要消失。当然,现在只是估算,星链卫星不会平均坠落地球,因为它们大量坠落地球和空间天气有很直接的关系。

事情是这样的,NASA的科学家对越来越多星链卫星坠落地球这一个情况进行了深入的调查,结果发现这些星链卫星大量坠落地球和太阳活动有关系,是太阳活动频繁爆发导致这些星链卫星“提前退休”。

太阳活动具有周期性,大约每11年就会经历一次周期性的活动增强的过程。在一个活动周期开始时,太阳活动会处于低迷期,这时候的太阳活动不活跃,随后太阳活动会越来越强,在达到本周期的中期,太阳活动就会达到高峰期,频繁爆发太阳活动,随后过了中期,太阳活动又会逐渐减弱到低迷期。当下一个活动周期开始时,太阳活动又会再次活跃起来。

在2019年,第25周期刚刚开始,2024年差不多达到了本周期的高峰期,所以2019年、2020年那时候太阳活动比较少,但在2024年太阳活动就很频繁了,在2024年我们经常看到太阳耀斑、地磁暴现象的出现,这就是太阳活动爆发。

太阳爆发这些剧烈的活动会对地球产生一些影响,其中一个就是地球的电离层和高空大气结构会受到影响。因为太阳活动会释放出大量能量,比平静时期更猛烈,就会加热地球的电离层,大气也会因为加热而迅速向外太空膨胀。

前文我们才提到在近地轨道依旧存在空气,而太阳活动爆发时,由于大气加热向外碰撞,导致近地轨道的空气密度会越来越大,空气阻力越来越大,所以在近地轨道的航天器受到的空气阻力越大,速度、轨道高度衰减越快。

星链卫星在近地轨道运行,所以受到的影响比较大,大量星链卫星加快坠落地球的速度,在2024年有316颗星链卫星坠落地球,比前几年加起来的还多。太阳活动在2024年进入了极大期,活跃状态还会延续到今年,所以今年太阳活动也很活跃,我们也看到频繁出现太阳耀斑、地磁暴现象。

例如在5月31日,太阳活动区14100爆发耀斑,软X射线流量快速上升,达到峰值——M8.1级中等耀斑强度。这一次太阳耀斑的爆发导致地球在2025年6月1日14—17时发生了特大地磁暴,Kp=8.0。

在地磁暴现象的影响下,地球近地轨道空气密度变大,使本来极为稀薄的高层大气阻力成倍增加,导致这些在近地轨道运行的航天器速度加快衰减,这是没法避免的事情,星链卫星在这几年时间内大量坠落地球的主要原因就是这个。

中国空间环境预报中心显示,在北京时间2025年6月20日,太阳又爆发了一个X1.9级耀斑。如果引起地磁暴现象的爆发,对近地轨道的航天器的运行可能会产生一些影响。可能有一些网友好奇星链卫星大量坠落地球,空间站的轨道高度也会衰减,飞得越来越低,为什么空间站不会坠落地球呢?

空间站为何不会坠落地球

原因很简单。在100多到200、300公里的近地轨道,空气密度差异非常大,轨道越低空气阻力就越大,我们的空间站在大约400公里的轨道运行,虽然也有空气阻力,但是受到地磁暴现象的影响可能没有更低轨道的星链卫星那么大。

除了轨道差异的原因外,我们的空间站有大量推进剂,这是星链卫星没法相比的,星链卫星的推进剂很少,没法长时间进行机动变轨加速,所以只能自行坠落地球。而我们的空间站可以根据飞行情况消耗推进剂进行加速,速度提上去了,飞行轨道高度也就提上去了,这样一来就不会像星链卫星那样快速坠落地球。

当然,空间站内的推进剂这些物资也是有限的,不会无限使用,所以需要进行补给。每隔一段时间,我们就会发射一艘货运飞船到中国空间站,将航天员所需的食物、水、衣服等物资以及科学载荷、推进剂送上空间站进行补给。这样一来,我们的空间站内的推进剂就用不完了,可以频繁加速提升飞行轨道高度,避免快速坠落地球烧毁。

现在在中国空间站执行飞行任务的是天舟八号货运飞船,这艘货运飞船已经在轨飞行了7个月时间了。按照正常的安排,每2年发射3艘天舟货运飞船进行补给,也就是大约每隔8个月,我们就会发射一艘天舟货运飞船到中国空间站。从时间来看,天舟八号货运飞船预计在7月就会结束使命了,随后天舟九号货运飞船就会发射升空,为中国空间站送上新的补给,其中就包括推进剂。当然,官方现在没有公布天舟九号飞船的发射时间,所以我们不确定是不是在下个月发射。

空间站为何不飞更高

空间站是长期的载人航天器,飞行时间一般都超过10年时间,由于有空气阻力的原因,在大约400公里的高度飞行,空间站轨道也会不断衰减,所以经常会看到空间站提升飞行轨道的情况。虽然消耗推进剂可以提升轨道,但是需要消耗很多推进剂,无疑是增大了空间站的运营成本。如果我们将空间站送到更高的轨道,例如送到月球轨道,岂不是可以不需要消耗推进剂的情况下就能长时间飞行了?

理论上来说确实是可以的,因为在月球轨道运行的话,那里真的几乎不存在空气阻力了,空间站可以一直飞行下去,只要没有被陨石、空间碎片撞击。但实际上,国际空间站、中国空间站都没有在这么高的轨道运行,而是选择消耗推进剂来维持在400公里左右的高度。这是为什么?

因为送到那么高的轨道实在是太难了。以我国的情况为例,中国空间站一个舱段就重达20多吨,只有长征五号火箭才能将其送上近地轨道,长征五号也只能将其送上近地轨道,没法送到月球轨道,需要用到长征十号那样的火箭。如果是这样的话,我们现在都没有空间站,因为长征五号没法将其送到月球轨道。同样的,神舟八号载人飞船的重量超过8吨,目前也只有长征五号火箭才能将这么重的航天器送上月球轨道。

也就是说,发射空间站、发射飞船到月球轨道,需要推力很强大的火箭才行,这不仅增加了发射的难度,发射成本也不低。在综合各方面因素后,国际空间站、中国空间站都选择在大约400公里的高度飞行是合情合理的,这是比较理想的高度。



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更新时间:2025-06-23

标签:科技   耀斑   空间站   中国   地球   太阳   卫星   轨道   航天器   空气   飞船   阻力   磁暴

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