纵览网丨星链卫星坠落之谜:低轨道布局的利与弊

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2025年06月14日 20:53 纵览网

纵览网(www.zonglan.com)马斯克最近真可谓流年不利,先是星舰第九次试射遭遇前所未有失败,连最引以为傲的太空互联网星链卫星体系,也掉了链子。最近,来自NASA卫星雨研究小组的一份报告显示,马斯克的星链卫星,从2019年开始布局太空以来,每年都有卫星掉进大气层。最初是每年2颗,然后很快飙升到每年78颗,然后一直维持在80到90颗。

但是,去年星链卫星的坠落数突然激增,根据统计当年至少316颗卫星掉进大气层。而之所以会发生这种情况,研究人员认为是受到了太阳活动的影响。太阳平均每隔11年,会向其外部喷射大量物质,导致太阳风大大增强,并在地球上上空形成大气引发磁暴导致卫星面临更大的飞行阻力。马斯克发射的星链卫星,本就属于低轨道卫星,起初计划高度550公里。为了提升用户网络体验,相当多的卫星高度,被降低到340公里左右。即将发射的第三代星链卫星,更是早就准备全面下降轨道至350公里。从高度200公里到2000公里,本就属于地球大气层边缘热层,虽然几乎没有空气,但微量大气分子,日积月累也会对绕着地球高速飞行的卫星,造成减速效应。

一般的解决方法,首先是在外形上做功夫减小阻力。更可靠的方法,还是在卫星上安装离子推进器,化学推进器,然后根据速度高度变化,定期点火维持轨道高度。星链卫星就是采用新型氩气霍尔推进器,定期点火维持轨道。由于推进器功率较小,卫星自身也很难携带足够多的燃料。所以大多数星链卫星,普遍只能使用5年,就会因为推进器燃料耗尽,缓慢坠入大气层。而且,星链卫星在实际部署中,由于要避免碰撞,以及服务偏远地区的客户,星链卫星往往要多次启动发动机,这导致大多数星链卫星的实际使用寿命,往往远远达不到5年的预期寿命。

再碰上平均11年一次的“太阳风暴拳”,星链卫星短时间内大量坠毁,也就不足为奇了。这其实也是类星链低轨通讯网络卫星的通病,轨道高虽然长期阻力小,信号却会直线下降。国产星链千帆星座二期规划,为了让手机用户也能直连通信卫星,并提供宽窄带互联网,也准备将卫星发射到300公里左右的高度。但是后来居上的我国,对于高度和信号的取舍,已有解决方案。例如虹云工程,向1000公里高度,发射156颗通信卫星组网。为了解决卫星高轨道条件下,地面客户的使用体验问题。我国大胆采用Ka宽带通信技术,KA宽带通信技术的优势抗干扰能力强,数据传输能力远,根据测试,即便是1000公里的高卫星轨道,宽带通信峰值速率,能够达到400Mbps级别。

由于卫星组网数量较少,国内需求又特别大,已经升空的虹云工程卫星,普遍面临着共享人数和共享设备太多,网络拥塞等问题。但即便如此,实际使用中,也有牧民在偏远地区的帐篷中,通过虹云工程提供的网络,进行4K直播的案例。至于马斯克的星链卫星,为何一直到第三代,也在搞低轨道部署,原因也很简单。300公里的LEO近地轨道,和1000公里的LEO高区域,由于燃料差异,发射成本差距也非常大,大概在1到1.5倍左右。还有,低规模通信卫星所需的技术更低。由于轨道低,星链卫星只需要朴实无华的传统通信技术,就能确保最基本的网络速率。

马斯克的三代星链计划,也准备向虹云工程看齐,使用Ka通信技术。但前提是星舰必须能稳定入会,并将每公斤发射成本降至200美元。否则,马斯克也没什么动力,在低轨道的星链卫星上,使用超出实际使用需求,成本又高的先进技术。此外,低轨道也是一种资源,马斯克一直致力于利用猎鹰九号的成本优势,加速抢占近地轨道的卫星轨道资源,以形成“轨道垄断”。即便这会导致星链卫星,每年都会因为各种原因提前坠入大气层。

从长远来看,随着太空探索技术在全世界的扩散,提前占据300公里至500公里的低轨道,将在很大程度上,增加其他国家在太空部署卫星的成本。这种太空霸权主义,在某种程度上,甚至得到了美国政府的支持。因此即便高轨道从长远来看,也可以大幅提升星链这种小卫星的在轨时间。马斯克对于太空,一直都有自己的算计,哪怕即便顶着定期的太阳风暴,马斯克也会坚定不移地继续推进低轨道星链建设。

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