在五月的太阳风暴期间，数千颗卫星不得不突然进行机动

　　2024年5月11日，基督城郊区埃尔斯米尔湖的地平线上出现了南极光，也被称为南极光。

　　当世界各地的天文观测者都在努力捕捉五月份广泛的极光时，卫星却首当其冲地遭受了20年来最严重的地磁风暴的袭击。

　　美国研究人员使用开放获取的美国数据来分析卫星在5月中旬风暴中的表现。

　　他们的研究已被《宇宙飞船与火箭杂志》(Journal of Spacecraft and Rockets)接受发表。研究发现，许多卫星失去了显著的高度，必须迅速调整回正确的位置。

　　研究人员认为，糟糕的预测加上卫星必须“集体”将自己重新上升到正确的高度，这就造成了卫星碰撞的不合理风险。

　　麻省理工学院(MIT)的航空研究员、这篇新论文的作者之一威廉·帕克(William Parker)认为，随着时间的推移，这种风险只会增加，因为像埃隆·马斯克(Elon Musk)的星链(Starlink)这样的卫星星座每个月都会发射数百颗新卫星。

　　帕克说:“轨道上的一次碰撞……可能产生数千块轨道碎片或太空垃圾，这些碎片或太空垃圾可能持续数十年、数百年甚至更长时间。”

　　“这些碎片不可避免地会导致更多的碰撞，形成一个危险的循环。”

　　地磁风暴并不是什么新鲜事。每隔几年，太阳就会向地球释放大量的能量和等离子体。

　　除了产生广泛的极光外，这种能量和等离子体的爆炸还会间接扰乱飞机、通信和GPS系统、卫星，甚至电力线或海底电缆。

　　最近的这些风暴都没有像科学家们担心的那样对科技造成大范围的破坏，但自从2003年的上一次大风暴以来，太空中活跃的卫星数量增加了8倍。

　　帕克说:“过去五年发射的卫星比过去60年的总和还要多。”

　　“目前轨道上的卫星数量如此之多，以至于许多卫星必须每天操纵以避免碰撞。”

　　卫星数量的激增发生在太阳活动极小期，此时太阳活动明显减弱。

　　但随着太阳活动极大期的临近，更多的太阳黑子已经出现，这些破坏科技的太阳风暴变得更有可能发生。

　　这些风暴会显著降低卫星的高度，并由于辐射增加而损坏卫星内部的敏感电子设备。

　　五月的太阳风暴是测试新一波卫星是否能处理太阳活动的绝佳机会。

　　在这篇新的研究论文之前，没有人报道过任何因风暴而导致的卫星碰撞，但Starlink警告说，在风暴期间“服务下降”。

　　皇家墨尔本理工学院(RMIT)的空间物理和空间天气研究员布雷特·卡特(Brett Carter)指出，SpaceX拥有的Starlink和其他商业卫星公司并不热衷于向科学家发布有关卫星的专有信息。

　　这项新研究绕过这些公司获取数据，而是从美国太空部队收集的公开信息，称为双线元素数据，该数据跟踪卫星定位以避免碰撞。

　　卡特认为，研究人员本可以提供更多关于研究方法的信息，但他表示，研究小组处理数据的方式“相当聪明”。

　　他说:“这些作者已经开始利用这些公开的数据集来调查发生了什么。”

　　“我对结果并不感到惊讶。”

　　85%以上的现役卫星和几乎所有的新卫星都位于近地轨道上。

　　这一空间区域包括海拔不到2000公里的轨道，也是国际空间站和哈勃太空望远镜的所在地。

　　研究人员发现，一颗名为SATCAT 43180的卫星失去高度的速度是正常速度的四倍。这意味着卫星平均每天失去180米的高度。

　　该论文指出，部分原因是由于太阳风暴预报不准确，卫星不得不“集体机动”以避免高度下降。

　　这些演习绝大多数是由星链卫星完成的，这些卫星目前占近地轨道现役卫星的60%左右。

　　卡特说:“事实上，SpaceX公司特别积极地照顾他们的卫星，并在风暴期间操纵它们试图恢复——这都是积极的。”

　　“问题是……它没有得到控制，没有公开沟通，也不透明。”

　　没有这种通信，其他卫星发生碰撞的风险更高。

　　他说:“如果每个人都可以随心所欲地自由操纵，那么有什么理由说物体不会被操纵到与其他物体碰撞的轨道上呢?”

　　风暴过后，Starlink在X(正式的Twitter)上发帖称，其所有卫星“经受住了地磁风暴的考验，并保持健康”，但他们没有回应美国广播公司就这项新研究发表评论的请求。

　　卡特和帕克都希望卫星公司和研究人员之间进行公开交流。

　　帕克说:“太空是一种共享资源，需要国际共识与合作。”

　　“确保长期可持续进入太空的唯一途径是通过常识性的监管和监督。”

　　有趣的是，五月的太阳风暴本可以帮助解决卫星的另一个问题:太空碎片。

　　高度的下降不仅会影响活跃的卫星，还会影响在低地球环境中运行的任何物体。

　　这意味着碎片——地球轨道上的垃圾物体，如火箭、火箭部件或不活动的卫星——也会更靠近地球。最终，碎片到达一个阈值，在大气中燃烧，产生一种“自我清洁”的效果。

　　该论文指出，一些碎片在风暴中落下了惊人的10公里。

　　太空碎片是卫星可能相撞的另一个物体，所以太空碎片越少，碰撞的可能性就越小。

　　另一个让卡特感到欣慰的是五月风暴期间没有卫星和技术问题的报道。

　　如此大的太阳风暴可能会对卫星构成“真正的巨大挑战”，但几乎没有损坏报告，这表明预防措施是有效的。

　　虽然他指出GPS受到的影响很小，但其他技术似乎也相对没有受到影响。

　　“电网很好。飞机似乎仍然能够完成自己的任务。”

　　但他强调，能够更好地预测和预报这次太阳天气，将为下一次大风暴提供更大的安全网。

　　“现在我们无法预测三小时后会发生什么，更不用说三天后会发生什么了，”他说。

　　“这可能听起来很老套，但我们需要更多的研究资金。”

　　——美国广播公司