太空探索技術公司（SpaceX）在2月8日釋出官方聲明，該公司于2月3日發射升空的49顆星鍊計劃衛星（Starlink），由于受到空間天氣的嚴重影響，多達40顆于次日損毀，初步估計此次事件造成的直接損失預計超過5000萬美元，可以說是損失慘重了。
SpaceX在官網釋出的聲明
小編今天就帶大家了解下美國的“星鍊計劃”以及空間天氣在航天任務中的重要性！
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引言：
談到“星鍊計劃”我們或許會有些陌生，但談到這項計劃的發起人—埃隆·馬斯克（Elon Musk）時，就不太陌生了，埃隆·馬斯克是何許人呢？
時代周刊年度人物-埃隆·馬斯克（Elon Musk）
他坐擁電動汽車公司特斯拉Tesla、商業火箭發射公司SpaceX、腦機接口公司Neuralink、地下隧道The Broing Company、太陽能發電公司SolarCity等等，也提出過很多”看似不可能”的想法包括殖民火星計劃、重複利用火箭等等……但這些想法卻都在一步步變成現實。
埃隆·馬斯克擁有的公司
馬斯克也憑借在可重複使用運載火箭，可持續運輸和能源系統的設計、工程、制造和營運方面取得的突破在2月10日當選了今年美國的工程院院士。
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這次損失慘重的星鍊計劃是什麼呢？
下面我們切入正題，來聊聊這次損失慘重的“星鍊計劃”。
“星鍊計劃”（Starlink）是SpaceX公司的重要項目。2015年1月，埃隆·馬斯克（Elon Musk）宣布SpaceX将在2019年至2024年間發射1.2萬顆衛星進入地球近地軌道，創造出一個由人造衛星組成的巨型星鍊，進而在全球範圍内提供高帶寬、低延遲、低成本的衛星寬帶網際網路服務，也可以為後續的火星殖民和建立月球基地提供資金和技術的支援！
“星鍊計劃”宣傳圖
據NASA統計，現在我們頭頂上活躍的衛星總數大概是4300顆，而人類有史以來一共發射過11670顆衛星，截止到現在，“星鍊計劃”已經往太空裡發射了超1900顆衛星，也就是說，現在天上有一半的衛星都是馬斯克的！而且還準備再增加3萬顆，使衛星總量達到約4.2萬顆。
“星鍊計劃”衛星網絡的藝術渲染圖
有讀者可能要問了，我們現在都普及“5G”了，為什麼還要往宇宙發衛星提供網際網路服務呢？
這是因為移動通信發展到目前的瓶頸就是全球性的覆寫，我們知道到海洋、沙漠、山區、航空都是陸地基站的短闆，這是因為無線電波的傳播範圍是有限的，再加上城區高樓大廈的遮擋，對于4G網絡來說一個基站在城區也就能覆寫半徑300-500米的範圍，而如果是5G網絡，由于頻段範圍進一步提升，覆寫半徑還要進一步縮小。如果我們未來的網絡可以是陸地基站+衛星的組合，那就會解決這些問題。在無法使用陸地基站的場景，用衛星來達到網際網路通信的效果。“星鍊計劃”就是要将衛星覆寫到地球各個軌道上，搭建衛星網絡。
衛星通信網絡
根據上面提到的特點，“星鍊計劃”的潛在客戶群體是：
1.全球43億人次航空旅客與員工
2.全球大約3000-4000萬人次海航旅客與員工
3.美國本土大約3000萬衛星使用者
4.居住在網絡通信較差和偏遠地區40億人群中相對富裕的5-10%群體
5.全球約3億人次每年戶外拓展、旅遊、科考的人群……
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受到地磁暴影響，最新發射的“星鍊”損失慘重
然而在最新一次2月3日的“星鍊計劃”發射任務中，49顆衛星中有40顆受到地磁暴（Geomagnetic Storm）的嚴重影響，近地軌道大氣層密度增加，衛星所受空氣阻力劇增50%，最終導緻這些衛星還未來得及升軌就迅速墜入大氣層，可以說是損失慘重了。這也是單次地磁暴對衛星造成的最大規模破壞。
“星鍊計劃”衛星在兩次磁暴之間發射
一些天文學家也捕捉到了疑似“星鍊計劃”衛星墜入大氣層的景象。當地時間2月7日淩晨2時40分左右，加勒比天文學會（SAC）的流星監控相機記錄到了空間碎片再入大氣層，其中的幾個碎片可能是這次受磁暴影響的“星鍊計劃”衛星有關。因為空間碎片再入大氣層的速度比流星要慢很多，看起來會更加壯觀。
疑似“星鍊計劃”衛星墜入大氣層的視訊截圖，視訊詳見參考資料7
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發射衛星記得看空間“天氣預報”
如何避免這種由于空間天氣變化對衛星造成的嚴重損害呢？簡單來說就是需要更加關注空間天氣的變化，關注空間天氣預報。
太陽活動爆發是這些災害性空間天氣的源頭，特别是耀斑會産生大量的高能粒子，強電磁輻射，可以嚴重影響地磁活動和電離層，幹擾現代社會的生産生活，如航空航天、太空行走、衛星安全、導航通信、電網設施等，對氣候和天氣可能也存在潛在的影響，有些衛星要提前關機或進入保護模式，極光也是因為太陽活動和地球磁場互相作用産生的。
太陽活動對地球空間環境的三輪攻擊
太陽活動會引起空間環境的劇烈變化，當受太陽活動影響，地球空間中的各種環境變化十分劇烈（如上圖3輪攻擊引起8類空間天氣事件）。
第一輪攻擊是以射電暴為主的電磁幹擾，當太陽耀斑到達地球時，增強的電磁輻射會導緻地球上空電離層電子密度大增，影響地球附近無線電通訊。
太陽耀斑
第二輪攻擊是在太陽爆發活動時會噴射出高能粒子束流，會使軌道上的單粒子翻轉機率大幅度提升，使衛星運作出錯。
SOHO衛星觀測到的日冕物質抛射現象
第三輪攻擊則是更大尺度的太陽爆發活動，也稱為日冕物質抛射現象（CME）。太陽活動産生的等離子體攜帶着磁場，随着高速太陽風運作到地球附近和地球的磁場互相作用，擾動地球磁場，形成地磁暴。
地磁暴
這次“星鍊計劃”衛星損失慘重的很大一部分原因是：高層大氣密度的變化對低軌道衛星的幹擾。在發生地磁暴期間，受高緯焦耳加熱和極光粒子沉降加熱的影響，極區大氣首先被加熱、膨脹、上升，低層較密的大氣被帶到較高高度上，使極區高層大氣密度增加；同時在大氣環流的共同作用下，被帶到其他高度和緯度區域，進而引起全球大氣密度增加。
衛星受到拖曳力偏離軌道
中高層大氣的密度一旦增加，在低軌道運作的這些衛星就會感受到更大的拖曳力，是以他就沒有辦法保持在原有的既定軌道上，逐漸偏離軌道，變成太空垃圾。
空間天氣與人類技術系統
嚴重的空間天氣事件能導緻衛星系統、通訊系統、導航系統和電力系統毀壞，引起各種社會經濟損失。太陽活動水準在逐漸進入高年，我們應該更多的去關注空間天氣，減少航空任務損失！
圖檔來源相關網絡
參考資料：
1.Bilibili 太陽風暴：一波送走40個全新星鍊 作者：沛錦Astro
2.公衆号 什麼是星鍊計劃 作者：通信人才招聘網站
3.知乎 關于馬斯克SpaceX的星鍊Starlink計劃，你想知道都在這裡 作者：議文思理
4.百家号 老粥科普 新發射的星鍊衛星一次報廢40顆，都怪地磁風暴？其實另有原因
5.https://www.space.com/solar-geomagnetic-storms-spacex-starlink-threat
6.https://www.androidauthority.com/what-is-starlink-1134426/
7.https://www.bilibili.com/video/BV1gF411n7R1 黑空叉的絕妙機會來了：2月3日發射的星鍊G4-7任務中多達40顆衛星将墜毀
8.公衆号 空間環境預報 地磁暴毀滅了馬斯克40顆衛星? 作者：李志濤
美編：陳添鑫
校對：萬鵬