太陽活躍期引起的地磁風暴,如何摧毀軌道衛星?

作者 | 發布日期 2022 年 03 月 08 日 17:38 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


上月初,SpaceX 甫發射一批星鏈衛星就逢太陽耀斑引起的地磁風暴襲擊,38 顆衛星來不及前往軌道就定位就於大氣層中燒毀,SpaceX 也因此損失 5,000 萬美元。究竟地磁風暴如何摧毀衛星?

2022 年 2 月 4 日,SpaceX 的 Starlink Group 4-7 任務發射了 49 顆新星鏈(Starlink)衛星,沒想到 1 月底~2 月上旬一場 M 級太陽耀斑噴出的物質恰好數天後抵達地球,引發溫和的地磁風暴。

星鏈衛星藉由獵鷹 9 號火箭先送至離地 100~200 公里軌道,之後再機動克服大氣阻力慢慢將自身提升至離地 550 公里的工作軌道,然而當大氣從地磁風暴中吸收能量時,會升溫並向上膨脹、明顯增加熱層(增溫層,距離地表 80~1,000 公里)密度,更高密度也代表大氣阻力更大,對正在提升軌道高度的新衛星來說是一場災難。

於是最終,有 38 顆星鏈衛星受磁暴影響,引擎無法克服阻力以升高前往預定軌道,在發射後 8 天內緩緩墜回地表並於大氣層中燒毀。

地磁風暴除了會直接「打落」爬升中的衛星,磁層內高能電子迅速增加也代表,會有更多電子穿透衛星屏障層積累在電子設備中,如此結果是一旦衛星遇上小小雷擊,電子放電就會大機率損壞設備。

第三,地磁風暴產生的帶電粒子也會改變電子設備輸出訊號,可能導致衛星電子系統發生錯誤引起故障。

第四,地磁風暴會破壞衛星以無線電與地表通訊的能力。許多通訊技術(如 GPS)都仰賴無線電波,而大氣粒子在一定程度上會干擾無線電波,地磁風暴期間,電離層變化更將改變無線電波穿越方式導致校準出錯,可能使得 GPS 定位偏離幾公尺。

雖然開發屏蔽層和耐輻射材料可將衛星受損風險降至最低,但面對強大的地磁風暴,衛星能做的也就那麼多,科學家能做的是改進太空天氣預測模型,提升預測準確度進行防範。

(首圖來源:pixabay

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