近年来，美国太空探索技术公司（SpaceX）的”星链”（Starlink）卫星频繁提前坠落，引发了全球对太空环境安全的担忧。一项最新研究揭示，这一现象与太阳活动加剧存在直接关联，为人类理解太空环境动态变化提供了关键线索。
卫星坠落数量激增：从2颗到316颗的惊人增长
美国航天局戈达德航天中心与马里兰大学的研究团队在《天文学与太空科学前沿》期刊发表论文指出，2020年至2024年间，共有1190颗卫星从极低地球轨道（VLEO）坠落，其中583颗为”星链”卫星。数据显示，”星链”卫星的坠落数量呈现显著上升趋势：2020年仅2颗坠落，2021年增至78颗，而到2024年，这一数字飙升至316颗。
研究团队通过分析卫星的”两行式轨道数据（TLE）”发现，这一趋势与太阳活动周期高度吻合。2020年至2024年正值第25个太阳活动周期的上升和高峰阶段，太阳黑子数量增加、耀斑爆发频繁，导致地球高层大气环境发生剧烈变化。
太阳活动如何”吹落”卫星？
太阳活动增强会引发地磁暴，使地球热层（距地表约80-600公里的大气层）温度升高并膨胀。这一过程导致高层大气密度增加，进而增大低轨卫星所受的空气阻力。
“星链”等低轨卫星通常运行在距地表约280-550公里的轨道上，其设计寿命约为5年。然而，当太阳活动加剧时，大气阻力显著增强，卫星轨道衰减速度加快，最终提前坠入大气层烧毁。研究指出，在强烈地磁暴期间，卫星从280公里高度坠落的时间比平静期缩短10至12天。
太空垃圾风险加剧：碰撞概率上升
除了卫星寿命缩短，太阳活动加剧还可能增加低轨卫星之间的碰撞风险。”星链”计划已发射超过5000颗卫星，未来还将部署更多。高层大气密度增加可能导致卫星轨道预测误差增大，进而提高卫星间碰撞的概率。一旦发生碰撞，将产生大量太空碎片，进一步威胁其他航天器的安全。
未来挑战：如何应对太阳活动周期性影响？
研究团队呼吁，随着低轨卫星数量激增，必须加强太阳和地磁活动的监测与预测。目前，太阳活动第25周期预计将在2025年达到峰值，未来几年”星链”卫星的坠落风险可能进一步上升。
可能的应对措施包括：
- 优化卫星设计：提高卫星的抗大气阻力能力，延长其在太阳活动高峰期的运行寿命。
- 加强轨道管理：利用更精确的轨道预测模型，避免卫星因阻力增加而失控。
- 太空碎片清理技术：发展主动清除太空碎片的技术，减少碰撞风险。
“星链”卫星坠落事件揭示了太阳活动与人类太空活动之间的复杂关联。随着太阳活动周期进入高峰期，人类需要更深入地研究太空环境变化，以确保卫星安全运行，同时减少太空垃圾对地球轨道的长期影响。这一研究不仅关乎”星链”的未来，也为全球低轨卫星产业的发展提供了重要参考。