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。