太空突发剧烈扰动，特大地磁暴席卷近地轨道，美国SpaceX公司发射的数十颗星链卫星因无法抵御影响，接连坠入大气层损毁。

这一事件让全球聚焦太空极端环境的威胁，更引发大众对在轨空间站航天员安全的担忧。

地磁暴为何拥有如此破坏力？运行在近地轨道的空间站会面临哪些风险？航天员又将如何化解危机保障安全？这些疑问的答案，藏在太空环境与航天防护的科学逻辑之中。

地磁暴的威力来源

地磁暴的根源并非地球本身，而是来自太阳的剧烈活动。

当太阳表面发生耀斑、日珥喷发或日冕物质抛射等现象时，会将数以亿吨计的高能物质以每秒数百千米的速度抛向太空，这些物质携带强大的磁场能，一旦精准命中地球，就会引发地球磁场方向和强度的剧烈变化，这就是地磁暴的形成过程。

科研人员通常用地磁Kp指数表征地磁扰动的强弱，从0到9级依次递增，其中Kp=9级为强地磁暴，会让地球辐射环境、大气环境发生剧烈改变。

值得关注的是，太阳活动高年时，地磁暴发生的频率会显著增加，平均每年可达120多天，这也让近地轨道的航天器面临更高的风险挑战。

星链卫星坠落的核心原因

此次大量星链卫星坠落，并非单纯的“天灾”，其特殊的推进策略也成为关键诱因。

根据SpaceX公司官方发布的信息，该批次49颗星链卫星于2月3日发射，火箭先将卫星送入约210公里的预定轨道，再计划通过电推进器将卫星推送至500公里左右的目标轨道。

然而就在卫星停留于210公里轨道期间，遭遇了Kp=5级的地磁暴，这一级别虽属于最低级别地磁暴，但仍引发了显著影响。地磁暴发生时，太阳高能粒子沉降带来的焦耳加热效应，让地球高层大气温度急剧升高，大气随之膨胀并扩散至更高空间，导致卫星所在轨道的大气密度显著增加。

数据显示，当时卫星受到的大气阻力较正常情况提升了50%，而210公里轨道本身大气密度就相对较高，卫星采用的电推进方式产生的推力本就与大气阻力基本相当，阻力骤增后推进系统彻底失效。

更关键的是，卫星进入安全模式后无法恢复升轨状态，最终陷入“速度减慢—高度降低—阻力更大”的恶性循环，不得不坠入大气层损毁。

地磁暴对空间站的多重威胁

星链卫星的坠落让空间站的安全问题备受关注，要知道空间站运行的300~400公里轨道，同样会受到地磁暴的显著影响。

容易引起轨道高度下降的风险，我国空间站就曾在地磁暴期间出现过一天下降1公里的情况，最终轨道高度低至374公里。这是因为高层大气膨胀后，空间站受到的大气阻力大幅增加，而轨道高度越低，大气密度越大，阻力也就越强，形成的恶性循环会加速轨道衰减。

其次是通信与导航干扰，地磁暴会导致电离层发生剧烈扰动，这种扰动会严重影响短波通信质量，让空间站与地面的通信出现中断或信号衰减，同时也会降低导航定位的精度，给空间站的轨控操作带来困难。

更危险的是高能粒子的侵袭，地磁暴会改变地球磁场的结构，让空间站暴露在更多高能带电粒子的辐射中，这些被称为“杀手电子”的相对论电子（运动速度逼近光速）会对航天器的电子器件造成辐照损伤，可能导致元器件性能衰退甚至瞬间损坏。

此外，太空等离子体浓度增大还会让空间站“充电”至数千伏甚至上万伏高压，随后的放电现象产生的电磁脉冲，会进一步干扰空间站有效载荷的正常工作。

航天员的应对措施与防护准备

面对地磁暴的多重威胁，航天员并非被动应对，而是有着一套完善的防护与处置流程。

在舱内防护方面，空间站在设计阶段就充分考虑了太空极端环境，配备了足够坚固的外壳，能够有效抵御高能粒子的辐射侵袭，只要航天员待在舱内，日常生活和基本工作就不会受到太大影响。

当地磁暴导致轨道高度下降时，航天员会按照地面飞控团队的指令，操控空间站的推进系统进行升轨操作，将空间站恢复到预定轨道高度。

我国空间站不仅配备了霍尔电推进技术，还搭载了常规发动机，这种双重推进设计能确保在需要时快速产生足够推力，无论是升轨还是紧急避碰都能高效完成。

在在轨监测与预警方面，地面团队会实时监测空间环境参数，通过国家空间天气监测预警中心等机构发布的预警信息，提前预判地磁暴的强度和影响范围，让航天员有充足时间做好准备。

航天领域的长期防护体系

实际上，应对地磁暴的威胁，早已融入航天器设计、研制、发射和在轨运行的全流程。在设计阶段，科研人员会明确航天器的适用空间环境条件，制定详细的技术规范，同时编制完善的应急预案，为应对灾难性太阳活动做好准备。

在研制过程中，航天器的元器件和原材料都会经过严格的抗辐照试验，包括总剂量辐照试验、单粒子翻转试验等，确保其能够承受高能粒子的辐射。在发射环节，科研人员会精心选择发射窗口，除了满足任务要求外，还会充分考虑目标轨道的空间天气条件，避开地磁暴等极端事件的影响。

在轨运行期间，地面团队会持续监测空间环境的瞬息变化，及时捕捉关键参数，为航天员的操作提供精准支持。各国航天机构还会开展大量空间环境研究，通过计算机数值模拟和等离子体模拟试验，预测空间环境对航天器的影响，不断优化航天器的设计和控制方法。

事件带来的太空探索启示

此次星链卫星坠落事件，再次凸显了太空环境的复杂性和不确定性，也为全球航天探索敲响了警钟。随着商业航天的快速发展，近地轨道的卫星数量不断增加，地磁暴等极端空间天气事件带来的连锁反应风险也在上升。

中国代表曾在安理会相关会议上指出，个别国家的商业卫星星座肆意扩张，缺乏有效监管，已带来显著安全挑战，其中星链卫星就曾两次迫近中国空间站，导致空间站实施紧急避碰。

在太阳活动日益频繁的背景下，如何加强空间天气监测预警、完善航天器防护设计、规范商业航天活动，成为全球航天领域需要共同解决的问题。

从星链卫星的坠落，到空间站的轨道维持，地磁暴事件让我们看到，人类探索太空的每一步都离不开对自然规律的敬畏与掌握。随着太空探索的不断深入，我们还会遇到更多类似的挑战，但正是这些挑战，推动着航天技术不断进步。

你如何看待地磁暴对太空探索的影响？对航天员的应对措施有哪些疑问？欢迎在评论区留下你的观点和想法。

官方信源链接：

1. 国家国防科技工业局：
https://www.sastind.gov.cn/n10086205/n10086408/n10104265/c10493648/content.html

2. 中国气象局政府门户网站：
https://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw/202405/t20240511_6260168.html