不可預(yù)測的太陽活動導(dǎo)致衛(wèi)星墜落到地球上

上周，來自科廷大學Binar Space 計劃在地球大氣層中燃燒殆盡。這種情況總是會發(fā)生的。事實上，Binar 在珀斯 （Perth） 原住民的 Noongar 語中意為“火球”。

當衛(wèi)星處于近地軌道（2,000 公里或更短）時，它會隨著越來越接近地表而經(jīng)歷軌道衰減。最終燃燒殆盡.

但是這些立方體衛(wèi)星 （CubeSats）被稱為 Binar-2、3 和 4 的 Binar-2、3 和 4 比原計劃更早進入大氣層。它們只持續(xù)了兩個月——是預(yù)期的三分之一。這大大減少了科學和測試新系統(tǒng)的寶貴時間。

他們英年早逝的原因是什么？我們的太陽已經(jīng)進入高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，Binar 衛(wèi)星遠非唯一的受害者。在過去的幾年里，最近的高太陽能活動給衛(wèi)星運營商帶來了意想不到的麻煩，而且這種情況只會越來越嚴重。

為什么太陽如此活躍？

太陽活動包括太陽黑子、太陽耀斑和太陽風（流向地球的帶電粒子流）等現(xiàn)象。

這種活動是太陽不斷變化的磁場的產(chǎn)物，大約每 11 年一次，它完全翻轉(zhuǎn).在這個周期的中點，太陽活動處于最高水平。

雖然這個周期是已知的，但具體的太陽活動很難預(yù)測——動力學很復(fù)雜，太陽預(yù)測還處于起步階段。

在過去的幾個月里，太陽活動的指標超過比預(yù)測高出一倍半對于當前周期中的這一點，標記為太陽周期 25.

太空天氣的影響

太空天氣是指源自大氣層（主要是太陽）之外的環(huán)境影響。它以各種明顯和不明顯的方式影響著我們在地球上。

最明顯的是極光的存在。在過去的幾個月里，極光的可見度要高得多，而且離赤道更近比過去二十年還要多.這是太陽活動增加.

太空天氣，尤其是太陽能活動，也給衛(wèi)星和衛(wèi)星運營商帶來了額外的挑戰(zhàn)。

更高的太陽活動意味著更多的太陽耀斑和更強的太陽風——導(dǎo)致帶電粒子的通量更高，可以損壞或破壞衛(wèi)星上的電子元件.

這也意味著電離輻射的增加，導(dǎo)致宇航員的更高劑量和飛行員以及長距離無線電通信.

但對于近地軌道上的衛(wèi)星，太陽活動最一致的影響是額外的能量被吸收到外層大氣中，導(dǎo)致氣球向外.

因此，距離地球不到 1,000 公里的所有衛(wèi)星體驗大氣阻力.這是一種破壞它們軌道并導(dǎo)致它們墜落到行星表面的力。

該地區(qū)著名的衛(wèi)星包括國際空間站和 Starlink 星座。這些衛(wèi)星有推進器來抵消這種影響，但這些校正可能很昂貴。

近地軌道還包含許多大學衛(wèi)星，例如 Binar CubeSats。立方體衛(wèi)星很少配備可以調(diào)整高度的工具，因此它們完全受太空天氣的擺布。

Binar 怎么了？

Binar Space Program 是在科廷大學 （Curtin University） 開展的一項衛(wèi)星研究計劃。它旨在促進我們對太陽系的理解，并降低在太空中運行的障礙。

該計劃從其第一顆衛(wèi)星Binar-1 （比納爾-1），2021 年 9 月。這是進入第 25 個太陽周期不到一年的時間，當時太陽活動相對較低。

在這些條件下，這顆 10 厘米的立方體衛(wèi)星從 420 公里的高度開始，在軌道上存活了整整 364 天。

該計劃的后續(xù)任務(wù)——Binar-2、3 和 4——是三顆大小相等的立方體衛(wèi)星。然而，由于新可部署太陽能電池陣列以及太陽能活動的預(yù)測增加。

然而，他們只熬過了兩個月就被燒毀了。雖然立方體衛(wèi)星任務(wù)相對便宜，但過早結(jié)束任務(wù)總是代價高昂的。對于商業(yè)衛(wèi)星來說更是如此，強調(diào)了更準確的太空天氣預(yù)報的必要性。

好消息是太陽會再次平靜下來。盡管目前太陽能活動出乎意料地高，但到 2026 年可能會放緩，并且預(yù)計會放緩在 2030 年返回到太陽極小期.

雖然這不是任務(wù)的明確目標，但 Binar 太空計劃現(xiàn)在已經(jīng)深刻地展示了太陽活動對太空運營的巨大影響。

雖然 Binar-2、3 和 4 的英年早逝是不幸的，但未來任務(wù)的工作已經(jīng)開始。預(yù)計它們將發(fā)射到更寬容的太空天氣中。

凱爾·麥克馬倫， 航空航天工程博士生，科廷大學

本文轉(zhuǎn)載自對話根據(jù) Creative Commons 許可。閱讀原創(chuàng)文章.

寶寶起名