文 | 刘帅军、徐帆江、刘立祥、严文励、秦明宇（中国科学院软件研究所 中国科学院大学）
摘 要
2024年星链开启手机直连卫星发射、推出更多版本终端等系列事件，极大提升了星链全球服务能力与业务拓展。壳层4卫星主要用于填充星链一期星座LEO-2，自2021年底发射部署，至今已超3年。根据2024全年轨道数据研判与分析，LEO-2星座内卫星轨位变动次数达到318次，卫星数由1520降至1433，减少87颗。
01
星链壳层4与
星链LEO-2星座介绍
星链壳层4的卫星目标轨道为高度540km、倾角53.2度，至今已累计发射1637颗。这些卫星发射代号名称为Group 4-X，如2022-12-17发射代号为“Starlink Group 4-37”的54颗星链卫星，均属于壳层4。
星链一期星座2（LEO-2）主要由壳层4的卫星填充，根据SpaceX提交FCC的方案，LEO-2星座标称参数为：1584颗星（=22星每面*72面）、540km高度、53.2度倾角。在轨数据分析表明，构型参数为：1296颗星（=18星每面*72面）、Walker星座相位因子45、540km高度、53.2度倾角。与标称值相比，研判值在星座卫星数、面内星数方面有差异。
此外，星座申报方案中未提及备份轨位，而在轨数据结果表明，工作轨位卫星旁存在备份轨位（相位差为：后4.69度），工作与备份数量比例约为6:1。
02
星链LEO-2星座
年内轨位卫星数变化统计
2024年1月1日，工作及备份轨位卫星共1520颗，其中工作轨位1291颗，备份轨位229颗，整体工备比例为：1备5.6。至2025年1月1日，工作及备份轨位卫星共1433颗（减少87颗，合5.7%），其中工作轨位1228颗（减少63颗，合4.9%），备份轨位205颗（减少24颗，合10.5%），整体工备比例为：1备6。数据如下表所示：
表1 星链星座LEO-2轨位卫星数变化统计
类型
2024/1/1
2025/1/1
变化量
变化幅度
工作轨位卫星
1291
1228
-63
-4.9%
备份轨位卫星
229
205
-24
-10.5%
合计
1520
1433
-87
-5.7%
03
星链LEO-2星座
轨位变动事件统计分析
2024年内，星链LEO-2星座轨位变动共318次，涉及179颗卫星。其中，变动次数最小1次，最大7次。统计如下：
图1 星链LEO-2星座2024年内轨位变动次数分布
轨位变动次数仅1次的有74颗卫星，这些卫星变动事件及分布如下。可看出，星座LEO-2绝大多数卫星（共72颗）呈离轨趋势，预计2025年将有更多卫星离开。
表2 星链星座LEO-2轨位变动次数1次的类型统计
序号
轨位变动类型
发生次数
1
进入工作
1
2
进入备份
1
3
离开工作
59
4
离开备份
13
轨位变动次数2或4次的，对于全年工作备份轨位卫星数量变化无影响。而变动次数3、5、7次的，年内发生多次进入或离开，也导致了年内卫星数降低。
04
卫星2022-051Q
轨位变动事件详细情况
卫星2022-051Q在2024年内轨位变动次数最大，达7次，轨位变动事件如下：
表3 卫星2022-051Q于2024年内轨位变动事件
时间
卫星
轨道面号
相位号
轨位类型
变动类型
2024/1/25
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/2/5
2022-051Q
50
18
W
2024/4/3
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/4/9
2022-051Q
50
18
W
2024/5/23
2022-051Q
50
18
W
离开
2024/6/18
2022-051Q
50
18
W
2024/12/9
2022-051Q
50
18
W
离开
该卫星所处轨道面号50，在2024年初与末时整体分布对比如下：
图2 卫星2022-051Q所在轨道面号50的
2024年初与末的卫星分布对比
从卫星2022-051Q的轨道高度变化可看出轨位变动，具体如下：
图3 卫星2022-051Q于2024年内轨道高度变化
可看出该卫星自2024年后，高度维持不够稳定。1月25日轨道高度降低，而后进行了回调；在轨稳定运行2个月后，轨道高度再次降低并回调。猜测该卫星轨道保持系统已无法正常工作，最终于12月9日主动降轨，进入主动再入阶段。
05
总结分析
本文对星链壳层4卫星，及其构建的星链一期星座LEO-2进行介绍，并对该星座2024全年轨位变动情况进行统计分析。主要数据如下：
01
星链星座LEO-2实际在轨星座构型为1296颗星，2024年初工作轨位卫星1291颗，年末降至1228颗，减少63颗。
02
星 座LEO-2全年轨位变动次数318次，涉及179颗卫星。其中，变动次数最小1次，最大7次。
03
卫星2022-051Q年内轨位变动次数最多，共7次。该卫星在经过3次轨道回调后，最终于12月9日开始主动降轨，进入主动再入阶段。
本文主要以SpaceTrack公布的TLE数据为输入，基于天智巨星座系统研究平台开展分析，所得出数据对于卫星轨位变动预测、星座分阶段离轨、星上推进燃料评估等具有重要意义。
>End
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