发现共性问题？SpaceX计划离轨100颗旧版卫星|spacex公司|卫星发射|离轨|轨位

摘要：

SpaceX公司近期发布公告，将在未来几周至几个月启动对约100颗V1.0早期版本的星链卫星进行受控再入，以降低这些卫星由于不可操控而带来的空间安全风险。本文结合星链公告信息及卫星轨道数据，对星链卫星受控再入和无控再入过程进行跟踪与分析。

发现共性问题？SpaceX计划离轨100颗旧版卫星

文 |刘帅军，徐帆江，刘立祥，李远鹏，严文励，程东航（中国科学院软件研究所天基综合信息系统全国重点实验室）

一、SpaceX发布关于卫星受控再入的事件声明

SpaceX近期发现约100颗V1.0的旧版卫星存在设计缺陷，计划在半年内对这些卫星进行离轨处置。SpaceX在发布的相关事件声明中表示，在接下来的几周和几个月中，将对大约100颗早期V1.0版本的星链卫星执行受控离轨操作。这些卫星目前可以机动并有效地为用户提供服务，但Starlink团队识别出这小部分卫星中存在的一个共性问题。对于大多数卫星来说，无控的轨道衰减再入过程大约需要六个月，而受控、推进的离轨比从相同高度的类似无控离轨要短得多、也更安全。

此外，这些正在离轨的卫星将在任何高风险的交会中承担机动责任，这符合太空安全和可持续性的理念。在此期间，SpaceX将与其他运营商和各国航天发射部门每天多次分享高精度的未来位置和不确定性预测信息。

SpaceX公司发布公告原文参见此链接：

https://api.starlink.com/public-files/Commitment+to+Space+Sustainability.pdf

SpaceX官网关于卫星受控再入的相关声明

二、Starlink卫星受控再入与无控再入情况跟踪与分析

SpaceX至今共发射了5,828颗StarLink卫星，目前在轨运行的有5,436颗。对于Starlink V1.0版本的卫星，其中，第一批次发射的卫星（19029）已全部陨落。其余卫星中，最近离轨的一颗卫星为20006BL（STARLINK-1195），陨落时间为2024年2月15日。

20006BL卫星发射时间为2020年1月29日，而后经三次轨道调整，于2020年6月10日入轨开始运行，工作轨位为01-46/02W（壳层1的46号轨道面02号相位的工作轨位），并持续稳定运行1229天。

20006BL（STARLINK-1195）受控再入过程

自2023年10月22日由550Km工作轨道高度开始离轨，28天后，于11月19日进入330Km停泊区，72天后，2024年1月30日开始从330Km轨道再入大气层，16天后，于2月15日陨落，历时116天。

相较于受控离轨，无控离轨的时间更长，且陨落时间与地点更不可控。

20006BL及20001BB卫星轨道高度随时间变化

对同一版本早期V1.0卫星20001BB（STARLINK-1085）的无控陨落过程进行了对比分析。20001BB卫星发射于2020年01月07日，经三次轨道调整到达工作轨道，并于工作末期无控离轨。

20001BB（STARLINK-1085）无控再入过程

20001BB卫星于2021年8月7日开始从557Km高度无控离轨，历时472天，于2022年11月22日轨道高度降低至500Km，126天后，于2023年3月28日轨道高度降低至350Km，6天后，于4月3日陨落。历时604天，坠落过程中无轨道高度控制迹象。

对比两颗星链卫星从550Km高度降低到330Km高度的用时，无控离轨为598天，而受控离轨仅28天。受控离轨卫星在此下降阶段明显时间更短，以避免干扰其余空间物体。同时，受控离轨卫星在330Km高度进行了轨道维持操作，维持在该高度72天，以寻找合适的陨落时间和降落地点。

卫星的轨道衰减趋势主要取决于卫星所在高度的大气密度和卫星的面积-质量比。同一型号的卫星结构、形状和质量相似，其面积-质量比差距较小。因此，相同型号的卫星在轨道高度相同时受到大气阻力影响造成的轨道衰减效果相似，分析星链卫星的受控与无控再入过程，对于监控SpaceX公司其他卫星的轨道变动具备参考意义。

三、星链壳层1当前状态分析

星链壳层1卫星累计发射1725颗，当前在轨活跃1447颗，陨落278颗（占比：16.12%）。壳层1在轨星座构型为Walker星座，轨道高度550km、倾角53度，由72个轨道面、每面18颗星共计1296颗卫星组成。

当前，壳层1工作轨位卫星共1230颗，壳层填充度为94.9%（对比而言，壳层4填充度为99.6%）。72个轨道面上，面内填充18颗卫星的轨道面有38个，占比52.8%；面内填充17颗卫星的轨道面有15个，占比20.8%。轨道面内填充卫星最少的为13颗，有1个轨道面。壳层1轨道面内工作轨位卫星数分布如下：

星链壳层1轨道面内工作轨位卫星数分布图

壳层1工作轨位上卫星填充分布如下图所示：

星链壳层1各工作轨位卫星填充图

横向为具体轨道面号，由左至右依次为轨道面号1至72；纵向为面内相位号，由下至上依次为相位号1至18。所对应的每个网格表征了壳层1共计1296个工作轨位上是否有卫星，蓝色表示有卫星处于该工作轨位。

作为对比，由前述发文“StarLink星座系统壳层1与4的“新旧接替””可知，2023年9月16日壳层1工作轨位卫星为1258颗，壳层填充度97.1%。与之相比，当前壳层1工作轨位卫星减少28颗，填充度下降2.2个百分点。

结合SpaceX公司近期又将启动约100颗星链卫星的受控再入信息，可预测壳层1的工作轨位卫星数与填充度将进一步降低。可预测，在未来几个月内，壳层1工作轨位卫星数将降至约1160颗，填充度降至约90.0%。

四、结论

本文对SpaceX公司近期发布星链卫星受控再入的事件进行回顾，由于所涉及星链V1.0版本卫星均为壳层1，当前星链壳层1填充度为94.9%，可预测在约100颗星链卫星受控再入后，壳层1填充度进一步降低，约90.0%。

通过对早期V1.0版本星链卫星的受控与无控再入过程进行数据分析对比，受控离轨卫星从开始离轨到陨落历时116天，无控离轨的卫星历时604天后陨落，受控离轨所用时间缩短80.89%。

后续将对公告中所涉及的早期V1.0版本的星链卫星进行跟踪，并及时报告最新进展。

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