2024年十一月上旬,三颗卫星在太空中飞行两个月之后,就突然进入大气层,变成了三团火球烧毁。
这三颗卫星隶属于西澳大利亚科廷大学的比纳尔太空计划,在这个计划中,三颗卫星原本是要进行六个月的在轨飞行,完成一些科学任务。
结果仅仅飞行两个月,卫星就出现了这种异常情况。
对于执行计划的科研人员来说,无疑是一个巨大的损失,不仅无法完成科研任务,而且还要进行后续的补发,意味着又要花掉一大笔额外的经费。
那么今天就来说说,为什么三颗卫星会出现这种情况。
比纳尔计划中的三颗卫星比纳尔计划,已经进行到了第二部分,首次发射是在2022年的十月份,仅仅发射了一颗卫星叫比纳尔1。
而如今坠毁的三颗卫星是计划中的第二部分,在2024年的八月四号,搭乘美国的天鹅座飞船送上太空的。
在八月六号的时候,天鹅座飞船靠近国际空间站,被加拿大二号机械臂捕获。
随后三颗卫星,就从国际空间站上部署到了太空,轨道位置就在国际空间站下方,一条衰减轨道上。
什么是衰减轨道?
这条轨道是一条低地球轨道,这个位置会有少量的空气存在,卫星在飞行的过程中,会受到这些空气的阻力,速度降低,最终就会坠入大气层烧毁。
一些人造卫星或者太空飞行器,在寿命终结的时候,就会被送入到这条轨道,进行空气制动,坠入大气层进行销毁。
说道这里,其实就应该明白,这三颗卫星在完成使命之后,同样会坠入大气层的。
一开始三颗卫星运行的非常良好,部署完毕之后,在三十八分钟之后就飞越了科廷大学部署在地面的地面站,并清晰的接收到了信标。
只是没有想到,六个月的计划,结果仅仅飞行了两个月就结束了。
值得注意的是,这三颗卫星属于立方星。
那么什么又是立方星呢?
立方星是一种长度为十厘米左右,重量为一公斤的小型卫星。
这种立方星成本低廉,所以很受小型企业,大学,以及新兴国家的喜欢。
别看小,用来通信是一点不差,甚至还可以做一些空间实验任务。
立方星从2015年就开始引入,截止到2017年的时候,就已经发射出去二百三十一颗此类卫星,当然其中也有失败的,共计四十四颗。
总的来说,这种小卫星还是比较实惠的。
不过任何事情都具备两面性,有好的一面,就有坏的一面。
如今立方星变多了,太空可利用的空间也变少了。
最关键的是,有些立方星在卫星寿命结束之后,并没有按照最开始的预期进行到大气层进行销毁。
那么这些立方星就会成为太空垃圾,占用了有限的太空空间,会干扰到正常卫星的运行。
这也是为什么科廷大学在发射三颗卫星的时候,就将它们放置在了衰减轨道上的一个原因。
方便任务结束之后,就算是不进行操作,也会自行坠入大气层。
不过别小瞧了这三颗卫星,科廷大学的整个计划的最终目标是直指月球的。
是什么原因导致了这三颗卫星坠入大气层的其实现在随着卫星发射的频繁,运行中的卫星突然变的异常,甚至是坠入大气层销毁,都是经常会发生的事情。
其中最为经典的一个例子是在2022年二月发生的,当时美国太空探索技术公司发射了四十九颗星链卫星升空。
他们还进行了直播,不过直播的过程并没有引起当时媒体,以及航天爱好者的注意。
毕竟在2021年星链就连续发射了十七次,每次都很成功,所以这一次就没有引起太多的注意。
结果就是这一次出了大问题了,四十九颗卫星升空不久,原本好端端运行的卫星,就有四十颗卫星出了问题,最终导致坠入大气层被烧毁或者开始进入到坠毁阶段。
面对这种情况,星链卫星的地面人员,开始对剩余的卫星进行调整,转入安全模式。
那么这四十颗卫星遇到了什么问题呢?
地磁暴。
所谓的地磁暴,其实就是太阳风到达地球之后,对地球磁场进行扰动,这种扰动如果发生的太过剧烈,那么就会产生地磁暴。
根据记录,近十年来太阳的活动变得非常的高,以至于地磁暴现象也变的及其频繁。
那么通常情况下星链是被部署在,距离地面五百五十公里的近地轨道上,而这次四十九颗星链卫星,先期被部署在了二百一十公里的入轨轨道上,然后准备通过离子推进器,往更高的位置推进。
按照预期,这四十九颗卫星的推力可以和这个轨道上的大气阻力是相当的,所以推进会很容易的。
结果遇到了地磁暴,这就导致了大气阻力变大。
那么阻力为什么会变大呢?
首先是太阳风引起地磁暴,与此同时日冕物质从太阳上被抛射到了地球,这些物质被大气层加热。
那么大气层多出了这些物质,显然密度就会比往日要大,密度大了,阻力自然就会变大。
根据推算,这种阻力会增加50%。
增加一半的阻力,这对卫星来说是致命的,速度衰减会变快。
再加上阻力变大,而推进力不变,导致推进效果没有了。
那么推进到更高位置的计划就泡汤了,于是就出现了四十颗卫星异常的结果。
不过最后进行挽救,四十颗卫星中有两颗救了回来,坠入大气层的是三十八颗。
说到这里,很多人会想到空间站。
空间站距离地面的高度也不高,只有四百公里的距离,这里同样有大气层,只是比二百一十公里的地方更加稀薄一点,但总归有,是不是也会受到影响。
影响也是有的,但不是很大。
原因还是在这里的空气更加稀薄,阻力提升并没有二百一十公里处一半的提升效果,只有11%,所以相对来说影响不是很大。
再加上空间站不仅配备着电推进,还有常规的化学燃料推进,等等多种推进升轨方式。
所以在遇到轨道降低问题的时候,可以用多种方式进行抵抗。
其实太阳活动对太空飞行器的影响还是有很多的。
比如在2003年的十月到十一月,在地球轨道上运行的人造卫星很多都出现了问题。
有高度下降,坠毁到大气层的,也有携带的科学仪器失效,而无法获取数据的,甚至还有与地面失去联系,消失在天空中的。
所以太阳的活动其实对地球轨道上的人造卫星,甚至地球本身都会产生重大影响的。
比如在1989年的三月十三号,位于加拿大的魁北克大部分地区,以及北美北部遭遇了大停电,六百人在零下二十度的晚上过夜。
原因就是太阳的活动,影响到了当地的电力供应。
总结:通过上面的解释,就明白了这么一条规律。
在太空中低轨道上的卫星,尤其是在衰减轨道上的卫星,面临的空气阻力会很大。
当地磁暴发生的时候,这种阻力会增加一半。
类似于立方星这样的卫星,因为本身的体积很小,除了携带的各种任务荷载,留下的空间就不会有很多。
所以应对类似地磁暴这种现象的手段就会变少,甚至是没有相对于的应对机制,坠入大气层销毁,也就成了必然结果。
而星链卫星其实同样是一些小卫星,虽然比立方星多一些手段,但手段依然有限,以至于在进入到二百一十公里的入轨轨道,遇到地磁暴也有些束手无策,不然也不会让三十八颗卫星坠入大气层被销毁。
比如截止到2022年的三月份,被送入到太空的星链卫星有两千两百三十四颗,其中有二百四十三颗烧毁,损失率也是不低的。
后来星链卫星不仅进行了改进,从2022年的二月二十一号开始,星链卫星的入轨高度也从二百一十公里,提高到了三百二十五公里。
这种提高,也导致了运载卫星的数量从四十九颗减少到了四十六颗。
最后在说一点,星链所谓的安全模式是什么样子的。
首先星链为了在一个整流罩里放入更多的星链卫星,这些卫星被设计成了片状,看起来薄薄的。
那么这些卫星进入到太空之后,就和一张张的纸片一样在太空中飞行。
这种设计,就给安全模式留了一个发挥的空间。
星链卫星一旦启动安全模式,就会收缩,进一步的变薄,用最窄的一面进行飞行,这样受到的空气阻力就会变小。
所以当地磁暴发生的时候,空气阻力变大,这种模式会减少空气阻力带来的麻烦。
不过这种模式也是有弊端的,进入到安全模式之后,太阳能板是缩回卫星里边的,所以需要电力的离子推进是无法开启。
可以想象得到一个无法开启离子推进器的卫星,时间稍长一些,再想启动就启动不了了,最终会变成一颗颗人造流星进入到大气层。
也就是说安全模式是一种饮鸩止渴的方式,而不是一种有效解决问题的方式。