近期,太阳活动的增强不仅带来了地球上壮观的极光景象,同时也给运行在地球低轨道的卫星带来了前所未有的挑战。科廷大学的比纳尔(Binar)太空计划便因此遭受了重大损失。
11月初,三颗小型澳大利亚卫星——Binar-2、Binar-3和Binar-4,在大气层中燃烧殆尽。这一事件并非偶然,实际上,“Binar”这个名字在珀斯第一民族的努加语中意为“火球”,似乎预示着它们的命运。更令人遗憾的是,这些卫星的寿命远低于预期,仅持续了两个月,仅为预计寿命的三分之一,极大地缩短了进行科学研究和测试新系统的时间。
当卫星处于距离地球表面2000公里或更近的近地轨道时,由于轨道衰减,它们会逐渐靠近地球,并最终在大气层中燃烧。然而,这三颗立方体卫星(CubeSats)的寿命却提前终结。太阳活动的加剧是导致这一问题的主要原因之一。
近年来,太阳活动的频繁爆发给卫星运营商带来了诸多麻烦。太阳活动包括太阳黑子、太阳耀斑以及流向地球的带电粒子流——太阳风。这些活动是由太阳磁场的变化引起的,大约每11年,太阳的磁场会完全翻转一次,而在这一周期的中点,太阳活动最为活跃。
尽管太阳活动周期是已知的,但具体的太阳活动却难以预测。在过去的几个月里,太阳活动的指标已经超过了当前太阳周期(第25太阳周期)这一阶段的预测值1.5倍以上。这导致了更高频率的太阳耀斑和更强的太阳风,对卫星上的电子元件造成了严重损害。
空间天气,即来自外部的环境对地球大气层的影响,对我们的生活产生了广泛而深远的影响。除了美丽的极光之外,它还对卫星和卫星运营商构成了严峻挑战。更高的太阳活动意味着电离辐射的增加,这不仅对宇航员和飞行员的健康构成威胁,还可能干扰远程无线电通信。
对于近地轨道上的卫星来说,太阳活动的另一个重要影响是外层大气吸收额外能量后向外膨胀,导致所有距离地球小于1000公里的卫星面临显著增加的大气阻力。这种阻力会破坏它们的轨道,使它们最终坠落到地球表面。国际空间站和星链星座等著名卫星虽然配备了推进器来抵消这种影响,但修正轨道的成本却相当高昂。
比纳尔太空计划是科廷大学运营的一个卫星研究计划,旨在促进我们对太阳系的了解,并降低太空操作的难度。该计划的第一颗卫星Binar-1于2021年9月发射升空,在太阳活动相对较低的时期,从420公里的高度起飞,并在轨道上存活了整整364天。
然而,Binar-2、3和4号卫星的命运却截然不同。尽管它们的尺寸与Binar-1相同,但由于配备了新的可部署太阳能阵列,增加了表面积,并考虑到预测的太阳活动增加,预计它们的寿命将约为六个月。然而,它们却仅坚持了两个月便在大气层中燃烧殆尽。这不仅对比纳尔太空计划造成了重大损失,也凸显了对更准确的空间天气预报的迫切需求。
尽管目前太阳活动异常活跃,但好消息是,到2026年,太阳活动可能会逐渐放缓,并预计到2030年将回到太阳活动的最低点。这为未来的太空任务提供了一丝希望。比纳尔太空计划已经开始着手准备未来的任务,并计划将卫星发射到更宽容的太空环境中。
尽管Binar-2、3和4号的过早损失令人痛心,但比纳尔太空计划并未放弃。他们已经开始着手准备新的任务,并希望通过更精确的空间天气预报来避免类似的损失。同时,这一事件也再次提醒我们,太阳活动对太空操作的影响不容忽视。