新一批157顆星鏈衛(wèi)星受控隕落數(shù)據(jù)分析
文 | 劉帥軍、徐帆江、嚴文勵、秦明宇、林翊鈞、劉立祥(中國科學院軟件研究所)
上文提及1163顆星鏈衛(wèi)星已經(jīng)隕落,穿過大氣層變成灰燼。本團隊依據(jù)天智巨星座研判平臺分析,當前來自星鏈系統(tǒng)LEO-C1星座的157顆衛(wèi)星正處在分批次的受控隕落過程中,這些衛(wèi)星的平均壽命已接近5年。
LEO-C1星座作為星鏈系統(tǒng)最早發(fā)射和部署的星座(2019年5月至2021年5月),在2023年以前曾是系統(tǒng)服務的主力。當前該星座多數(shù)衛(wèi)星已達設計壽命,處于快速衰退期。該星座主要由V1.0版本衛(wèi)星組成,無星間鏈路,需借助附近地面信關站向接入的星鏈終端提供互聯(lián)網(wǎng)訪問服務。
LEO-C1星座為Walker星座構(gòu)型,軌道高度548km、軌道傾角53度,由72個面、每面18星共1296個工作軌位組成,軌道面內(nèi)有若干備份衛(wèi)星。該星座1296個工作軌位的空間分布如下:

圖1 星座LEO-C1的工作軌位分布圖
為加速星座系統(tǒng)建設與商用化服務進程,該星座在2020年底時發(fā)生過一次重大構(gòu)型調(diào)整,當時已入軌的近千顆星鏈衛(wèi)星在兩個月的時間內(nèi),軌道高度統(tǒng)一降低了2km,同一軌道面內(nèi)衛(wèi)星排布規(guī)則由“20+2”模式調(diào)整為“18+X”模式,即18顆均勻分布的工作軌位衛(wèi)星+1到4顆備份軌位衛(wèi)星。如下為構(gòu)型調(diào)整前后面內(nèi)衛(wèi)星分布情況對比:

圖2 星座LEO-C1構(gòu)型調(diào)整前后面內(nèi)衛(wèi)星分布對比
當前,我空間站運行軌道高度在370-400km之間,隕落中的星鏈衛(wèi)星盡管受控,依然極大增加了我空間站安全運行的風險,這些衛(wèi)星的軌道高度分布及數(shù)量如下表:
特別值得注意的是,當前LEO-C1星座除了157顆星鏈衛(wèi)星受控隕落,在370-400km這個范圍內(nèi)還有一顆失控的星鏈衛(wèi)星2020-001AE。這顆衛(wèi)星自2022年5月19日離開LEO-C1工作軌位后,至今已在軌失控超3年,目前軌道高度375.8km,需要特別關注。如下為該失控衛(wèi)星2020-001AE與其他典型受控隕落衛(wèi)星的軌道變化:

圖3 兩顆隕落中的LEO-C1星鏈衛(wèi)星軌道高度變化
當前,我空間站維持3名航天員的常態(tài)化駐留,航天員生命安全與空間站安全運行都非常重要。而隨著星鏈衛(wèi)星隕落數(shù)量持續(xù)攀升,將可能對我空間站等重要空間資產(chǎn)構(gòu)成嚴重的安全威脅,更可能引發(fā)災難性的凱斯勒效應——即軌道碎片連鎖碰撞的惡性循環(huán)。持續(xù)跟蹤并分析其對我空間站的碰撞風險,提早發(fā)現(xiàn)、快速響應,可為我空間站在軌安全運行提前預警。





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