磁暴到底是什么，為何能一下弄壞馬斯克的40顆衛(wèi)星？

據(jù)美國(guó)美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)（CNN）和路透社于2月9日?qǐng)?bào)道，由于受到磁暴影響，馬斯克的SpaceX公司于2月3號(hào)發(fā)射的49顆星鏈衛(wèi)星，受到磁暴的影響，已經(jīng)有40顆衛(wèi)星進(jìn)入安全模式，處在超低軌道上，其中至少4顆已經(jīng)墜毀，而其他衛(wèi)星狀況也不容樂觀。

實(shí)際上，大家都已經(jīng)經(jīng)歷過不少次磁暴了。讓我們來一起了解下這次的磁暴何德何能，竟能讓雄心壯志的馬斯克吃癟。

太陽活動(dòng)與磁暴

其實(shí)，科學(xué)家們?cè)缇途孢^，今年開始太陽活動(dòng)就會(huì)更加頻繁。早在上個(gè)月的18號(hào)和20號(hào)，就已經(jīng)爆發(fā)過兩次太陽耀斑了，這會(huì)放出大量的紫外線和X射線，還會(huì)高速拋射出很多等離子體，這些都會(huì)對(duì)地球的大氣層帶來巨大影響。其中紫外線和X射線會(huì)電離地球的大氣頂部，導(dǎo)致暫時(shí)的無線電中斷。

圖蟲創(chuàng)意

此外，太陽平時(shí)就會(huì)釋放出的高速帶電粒子，也就是“太陽風(fēng)”，平時(shí)，太陽風(fēng)相對(duì)比較“溫和”，容易被地球磁場(chǎng)干擾偏轉(zhuǎn)，沒有機(jī)會(huì)傷害地球上的生命，對(duì)衛(wèi)星和通信的影響也不大。但如果太陽耀斑爆發(fā)，則可能出現(xiàn)強(qiáng)力的太陽風(fēng)，除了可能直接損壞衛(wèi)星外，也會(huì)造成地球附近磁場(chǎng)產(chǎn)生大范圍的擾動(dòng)，這也就是我們常說的磁暴，這往往會(huì)導(dǎo)致通信干擾、大氣受熱膨脹、還可能導(dǎo)致停電。

太陽風(fēng)被地磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn) | 圖蟲創(chuàng)意

不過，也不用談磁暴色變，雖然具體某一場(chǎng)的磁暴難以預(yù)測(cè)，但自十八世紀(jì)以來，太陽黑子活動(dòng)基本上都是以十一年為一個(gè)周期，在每個(gè)周期中都會(huì)產(chǎn)生幾千幾萬次磁暴。對(duì)于磁暴，我們是見得多了，大部分情況下，在軌衛(wèi)星最多就是通信暫時(shí)受到影響，并不會(huì)因此墜毀。

可馬斯克的星鏈衛(wèi)星，怎么就這么“弱不禁風(fēng)”，面對(duì)一次不強(qiáng)的磁暴，40顆衛(wèi)星就“五體投地”了呢？這就不得不說下磁暴對(duì)低軌衛(wèi)星的影響了。

為何星鏈衛(wèi)星損失這么大？

首先就是星鏈衛(wèi)星本身質(zhì)量不太“過硬”。

因?yàn)樾擎滍?xiàng)目的商業(yè)衛(wèi)星，為了節(jié)約成本，往往會(huì)使用一些不十分成熟的新技術(shù)，在惡劣的太空環(huán)境中，這些衛(wèi)星的可靠性不像傳統(tǒng)衛(wèi)星那么高，一旦出現(xiàn)磁暴，往往更容易出故障。

傳統(tǒng)衛(wèi)星往往使用可靠性更高的成熟技術(shù) |圖蟲創(chuàng)意

而磁暴爆發(fā)時(shí)，常會(huì)導(dǎo)致大量帶電粒子注入大氣層，加熱大氣使之膨脹，大氣這一膨脹，就帶來問題了，在低軌衛(wèi)星軌道的高度，高層大氣原本很稀薄，可磁暴一來大氣受熱密度增加，空氣阻力便隨之猛地變大。這時(shí)如果衛(wèi)星不能及時(shí)打開發(fā)動(dòng)機(jī)升高軌道，就會(huì)像陷入泥沼一樣，越來越慢越來越低，結(jié)局可想而知。

而星鏈衛(wèi)星恰恰就是在低軌道釋放的，不知道是出現(xiàn)了故障，還是運(yùn)行模式有問題，面對(duì)磁暴，這些衛(wèi)星在進(jìn)入了安全模式后，沒能及時(shí)退出并打開發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整軌道，這也是這次星鏈衛(wèi)星批量受損的主要原因，而其他更高軌道上的衛(wèi)星則不會(huì)受到這樣的影響。

這下我們就了解為什么唯獨(dú)馬斯克的衛(wèi)星，會(huì)在這次磁暴中損失巨大了吧。有一說一，這次事件可能算得上是有史以來，由太陽風(fēng)暴造成的最大規(guī)模的衛(wèi)星損失了，也是首次因大氣密度增加而引發(fā)的大規(guī)模衛(wèi)星故障。明美國(guó)哈佛-史密松森天體物理中心的天文學(xué)家喬納森?麥克道爾，對(duì)40顆衛(wèi)星脫軌的評(píng)價(jià)是：“這是前所未有的！”

作者 | 江 帆

審核 | 劉 勇

中國(guó)航天科普大使，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員，博士生導(dǎo)師，美國(guó)新罕布什爾大學(xué)理學(xué)博士， 中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)理事，航天科技教育聯(lián)盟特約專家

責(zé)編 | 丁 崝