磁暴到底是什么，为何能一下弄坏马斯克的40颗卫星？

据美国美国有线电视新闻网（CNN）和路透社于2月9日报道，由于受到磁暴影响，马斯克的SpaceX公司于2月3号发射的49颗星链卫星，受到磁暴的影响，已经有40颗卫星进入安全模式，处在超低轨道上，其中至少4颗已经坠毁，而其他卫星状况也不容乐观。

实际上，大家都已经经历过不少次磁暴了。让我们来一起了解下这次的磁暴何德何能，竟能让雄心壮志的马斯克吃瘪。

太阳活动与磁暴

其实，科学家们早就警告过，今年开始太阳活动就会更加频繁。早在上个月的18号和20号，就已经爆发过两次太阳耀斑了，这会放出大量的紫外线和X射线，还会高速抛射出很多等离子体，这些都会对地球的大气层带来巨大影响。其中紫外线和X射线会电离地球的大气顶部，导致暂时的无线电中断。

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此外，太阳平时就会释放出的高速带电粒子，也就是“太阳风”，平时，太阳风相对比较“温和”，容易被地球磁场干扰偏转，没有机会伤害地球上的生命，对卫星和通信的影响也不大。但如果太阳耀斑爆发，则可能出现强力的太阳风，除了可能直接损坏卫星外，也会造成地球附近磁场产生大范围的扰动，这也就是我们常说的磁暴，这往往会导致通信干扰、大气受热膨胀、还可能导致停电。

太阳风被地磁场偏转 | 图虫创意

不过，也不用谈磁暴色变，虽然具体某一场的磁暴难以预测，但自十八世纪以来，太阳黑子活动基本上都是以十一年为一个周期，在每个周期中都会产生几千几万次磁暴。对于磁暴，我们是见得多了，大部分情况下，在轨卫星最多就是通信暂时受到影响，并不会因此坠毁。

可马斯克的星链卫星，怎么就这么“弱不禁风”，面对一次不强的磁暴，40颗卫星就“五体投地”了呢？这就不得不说下磁暴对低轨卫星的影响了。

为何星链卫星损失这么大？

首先就是星链卫星本身质量不太“过硬”。

因为星链项目的商业卫星，为了节约成本，往往会使用一些不十分成熟的新技术，在恶劣的太空环境中，这些卫星的可靠性不像传统卫星那么高，一旦出现磁暴，往往更容易出故障。

传统卫星往往使用可靠性更高的成熟技术 |图虫创意

而磁暴爆发时，常会导致大量带电粒子注入大气层，加热大气使之膨胀，大气这一膨胀，就带来问题了，在低轨卫星轨道的高度，高层大气原本很稀薄，可磁暴一来大气受热密度增加，空气阻力便随之猛地变大。这时如果卫星不能及时打开发动机升高轨道，就会像陷入泥沼一样，越来越慢越来越低，结局可想而知。

而星链卫星恰恰就是在低轨道释放的，不知道是出现了故障，还是运行模式有问题，面对磁暴，这些卫星在进入了安全模式后，没能及时退出并打开发动机调整轨道，这也是这次星链卫星批量受损的主要原因，而其他更高轨道上的卫星则不会受到这样的影响。

这下我们就了解为什么唯独马斯克的卫星，会在这次磁暴中损失巨大了吧。有一说一，这次事件可能算得上是有史以来，由太阳风暴造成的最大规模的卫星损失了，也是首次因大气密度增加而引发的大规模卫星故障。明美国哈佛-史密松森天体物理中心的天文学家乔纳森•麦克道尔，对40颗卫星脱轨的评价是：“这是前所未有的！”

作者 | 江 帆

审核 | 刘 勇

中国航天科普大使，中国科学院国家空间科学中心研究员，博士生导师，美国新罕布什尔大学理学博士， 中国科普作家协会理事，航天科技教育联盟特约专家

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