磁気嵐とはいったい何なのか、そしてなぜそれがマスク氏の40基の衛星を一度に破壊できるのか？

2月9日のCNNとロイターの報道によると、磁気嵐の影響で、マスク氏のスペースXが2月3日に打ち上げたスターリンク衛星49機が安全モードに入り、超低軌道にあるという。少なくとも4機が墜落しており、他の衛星の状況も楽観視できない。

実際、誰もがかなりの数の磁気嵐を経験したことがある。なぜこの磁気嵐が、野心的なマスク氏の失敗の原因となったのかを、一緒に考えてみましょう。

太陽活動と磁気嵐

実際、科学者たちは、今年から太陽活動がより活発化するだろうとずっと警告してきた。先月18日と20日には、2回の太陽フレアが発生し、大量の紫外線とX線が放出され、大量のプラズマが高速で噴出され、地球の大気に甚大な影響を及ぼすとみられている。紫外線とX線は地球の大気圏上部を電離させ、一時的な電波遮断を引き起こす可能性があります。

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また、太陽は通常、「太陽風」と呼ばれる高速の荷電粒子を放出します。通常、太陽風は比較的「穏やか」であり、地球の磁場によって容易に乱され、偏向します。地球上の生命に危害を加える可能性はなく、衛星や通信にもほとんど影響はありません。しかし、太陽フレアが発生すると、強い太陽風が発生する可能性があります。衛星に直接的な損傷を与えるだけでなく、地球付近の磁場に大規模な乱れを引き起こす可能性もあります。これはよく磁気嵐と呼ばれ、通信障害や熱による大気の膨張を引き起こし、停電を引き起こすこともあります。

太陽風は地球の磁場によって偏向される |トゥチョンクリエイティブ

しかし、磁気嵐を恐れる必要はありません。特定の磁気嵐を予測することは困難ですが、18 世紀以降、太陽黒点の活動は基本的に 11 年周期で起こり、各周期で数千から数万の磁気嵐が発生します。私たちは磁気嵐を何度も目撃してきました。ほとんどの場合、軌道上の衛星の通信は一時的に影響を受けるだけで、クラッシュすることはありません。

しかし、なぜマスク氏のスターリンク衛星はそれほど「脆弱」で、軽い磁気嵐で40基すべてが崩壊してしまったのだろうか？ここで、磁気嵐が低軌道衛星に与える影響について考えてみましょう。

なぜスターリンク衛星がこれほど大量に失われているのでしょうか?

1 つ目は、Starlink 衛星自体の品質が「十分に強力」ではないことです。

スターリンク プロジェクトの商用衛星はコスト削減のため、成熟度の低い新技術を使用することが多いため、厳しい宇宙環境におけるこれらの衛星の信頼性は従来の衛星ほど高くありません。磁気嵐が発生すると、故障する可能性が高くなります。

従来の衛星では、より信頼性の高い成熟した技術が使用されることが多い |トゥチョンクリエイティブ

磁気嵐が発生すると、多くの場合、大量の荷電粒子が大気中に放出され、大気が加熱されて膨張します。この大気の膨張は問題を引き起こします。低軌道衛星軌道の高度では、上層大気はもともと非常に薄いのですが、磁気嵐が発生すると大気が加熱されて密度が増し、空気抵抗が急激に増加します。衛星が軌道を上げるのに間に合うようにエンジンを起動できない場合、衛星は泥沼にはまったような状態になり、どんどん速度が遅くなり、低速になります。結果は予測可能です。

スターリンク衛星は低軌道で放出されました。故障なのか動作モードに問題があったのかは不明です。磁気嵐に直面したこれらの衛星は、安全モードに入った後、時間内に脱出してエンジンを起動し、軌道を調整することができませんでした。これが、今回スターリンク衛星に大規模な被害が発生した主な原因でもあります。より高い軌道にある他の衛星は、このような影響を受けません。

今、私たちは、なぜこの磁気嵐でマスク氏の衛星だけが大きな損失を受けたのか理解した。正直に言うと、この事故は太陽嵐によって引き起こされた史上最大の衛星損失である可能性があり、大気密度の増加によって引き起こされた初の大規模な衛星故障でもあります。米国のハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者ジョナサン・マクドウェル氏は、40基の衛星が軌道から外れたことについて「これは前例のないことだ！」とコメントした。

著者 |江凡

監査 |劉勇

中国宇宙科学普及大使、中国科学院国立宇宙科学センター研究員および博士課程指導員、ニューハンプシャー大学理学博士、中国科学記者協会理事、宇宙科学技術教育連盟特別専門家

編集者 |ディン・ゾン