Sarah Thiele 等人撰寫的一篇研究論文於 12 月 10 日在 arXiv 上發表，該論文指出了 SpaceX 的 Starlink 等大型衛星星座的脆弱性。
整個近地軌道星座平均每22秒就會發生一次近距離接觸，而光是星鏈衛星就平均每11分鐘就會發生一次。星鏈衛星平均每年執行41次規避機動。研究團隊引入了一個名為「碰撞時鐘」（CRASH Clock）的新指標，並計算出，如果衛星營運商在2025年6月之前失去控制，災難性碰撞可能在2.8天內發生。這比2018年的121天顯著縮短。失去控制24小時後，碰撞機率將增加到30%，並可能引發凱斯勒氏症候群。 2024年5月的加農風暴迫使近一半的近地軌道衛星執行規避機動。該團隊警告說，類似於1859年卡林頓事件的大規模太陽耀斑可能會長時間擾亂衛星系統，導致全球通訊和太空活動癱瘓。
從： 
科學家警告：太陽風暴可能在2.8天內引發衛星災難
【社論】
要了解這項研究在今天為何如此重要，我們需要考慮三個時間線。
首先，我們來看看衛星數量激增的背景。 2018年，從失控到發生災難性碰撞之間有121天的窗口期。然而，自2019年星鏈開始全面部署以來，這個數字已大幅下降。目前，近地軌道上有超過11800顆衛星，其中星鏈衛星略多於7000顆。整個星座平均每22秒就會發生一次近距離接觸，而光是星鏈衛星就平均每11分鐘就會發生一次，這無疑是一場持續的危險。
接下來，我們來看看太陽活動週期。目前我們正處於第25個太陽活動週期的高峰期，這意味著2024年至2025年期間極易發生大規模太陽耀斑。 2024年5月的加農風暴是20年來規模最大的一次，導致近地軌道上約1萬顆在軌運行的衛星中，有近一半同時進行機動。太陽耀斑對衛星的影響是雙重的。首先，由於大氣加熱，耀斑會增加衛星的阻力，加速燃料燃燒，並增加衛星位置的不確定性。其次，也是更嚴重的一點，耀斑會導致導航和通訊系統失效。失去控制的衛星無法進行規避機動，最終變成漂浮在太空中的定時炸彈。
CRASH Clock 指數的創新之處在於它將這種複雜的風險以時間軸的形式視覺化。傳統的碰撞機率模型是基於「正常時間」的前提，而CRASH Clock 則假設了一種涉及失控的災難性情況。失控後僅 24 小時發生碰撞的機率就高達 30%，這在統計上是非常高的。
這就引出了被稱為「凱斯勒症候群」的惡夢場景。該理論由美國太空總署的唐納德·凱斯勒於1978年提出，描述了一種連鎖反應：一次撞擊產生的碎片會引發更多撞擊，導致碎片數量呈指數級增長。雖然電影《地心引力》對此進行了戲劇性的描繪，但實際上，這個過程需要數十年甚至數百年才能完成。然而，至關重要的是，一旦這種連鎖反應達到臨界點，即使人類完全停止發射，它仍會以自我傳播的方式繼續惡化。
1859年的卡林頓事件在這方面尤其具有啟發意義。當時，它只引發了電報系統的一場火災，但在現今這個依賴衛星的社會，同樣規模的事件會癱瘓我們所有的基礎設施：全球定位系統（GPS）、通訊、氣象觀測、金融交易等等。數千顆失控衛星引發的連鎖反應甚至可能使近地軌道在幾個世代的時間裡都無法使用。
根據美國聯邦通訊委員會 (FCC) 2023 年的一份報告，星鏈 (Starlink) 在四年內進行了 5 萬次規避機動。南安普敦大學的休劉易斯教授估計，如果目前的趨勢持續下去，到 2028 年，每六個月大約需要 100 萬次規避機動。這不僅是一個技術挑戰，還意味著燃料消耗、營運成本和系統複雜性的指數級成長。
這項研究提出了一個根本性問題：「我們如何評估便利性和風險之間的權衡？」 雖然巨型衛星星座無疑使全球網路存取成為可能，但它們也給共享的空間資源帶來了前所未有的壓力。因此，迫切需要在多個層面採取應對措施，包括開發先進的自主防撞系統、建立國際軌道管理框架以及研發太空碎片清除技術。
[術語]
碰撞時鐘（碰撞實現和重大傷害時鐘）
衡量衛星營運商完全失去控制後發生災難性碰撞所需時間的新指標，目前計算結果為 2.8 天，比 2018 年的 121 天大幅下降。
凱斯勒症候群
這是美國太空總署唐納德·凱斯勒於1978年提出的理論。當軌道上的物體密度超過臨界點時，碰撞產生的碎片會引發進一步的碰撞，從而形成連鎖反應，使碎片數量呈指數級增長。一旦這種情況開始，即使人類完全停止發射，它也會以自我傳播的方式持續惡化。
低地球軌道（LEO）
軌道高度低於地球表面上方2000公里。國際太空站和星鍊等巨型衛星星座都運行在這個區域。該區域易受大氣阻力影響，且太空碎片密度最高。
衛星巨型星座<br>由數百至數萬顆衛星組成的大型星座，這些衛星協同運作。星鏈目前運行超過7000顆衛星，並計畫最終部署42,000顆。雖然這將實現全球網路覆蓋，但也造成了軌道擁塞的主要原因。
卡靈頓活動
有史以來最大的太陽耀斑發生在1859年9月。它導致全球電報系統癱瘓，甚至在一些地區引發火災。據預測，如今若發生類似規模的太陽耀斑事件，將對衛星通訊和電網造成災難性破壞。
加農風暴
2024年5月10日至12日，發生了20年來最強的地磁暴。近一半的近地軌道衛星被迫進行軌道機動，導致軌道不確定性急劇增加。這在第25太陽活動週期的高峰期起到了預警作用。
arXiv（預印本）
這是一個開放取用的論文庫，發布物理學、數學和電腦科學等領域的預印本（未經同行評審的論文）。該論文庫由康乃爾大學運營，旨在促進研究成果的快速分享。
[參考連結]
SpaceX – 星鏈（外部連結）
透過近地軌道上超過 7000 顆衛星組成的星座，向全球提供寬頻網路服務的服務。
arXiv.org （外部連結）
康乃爾大學營運的學術預印本伺服器，在同行評審之前發布開放取用的研究論文。
美國國家航空暨太空總署 – 軌道碎片計畫辦公室（外部）
美國太空總署空間碎片研究部門負責追蹤軌道物體、評估碰撞風險並進行碎片緩解研究。
普林斯頓大學（外部）
該研究的主要作者 Sarah Thiele 目前任職於美國一所著名的研究型大學，該大學在太空工程領域進行前沿研究。
[參考影片]
這是歐洲太空總署（ESA）發布的官方解釋影片。該動畫清晰地解釋了凱斯勒綜合症的機制以及當前太空碎片問題的現狀。
這段來自 SpaceX 官方頻道的星鏈衛星發射任務視頻，直觀地展示了巨型衛星星座的部署過程。
[參考文章]
距離災難只剩2.8天——為什麼我們在近地軌道上的時間所剩無幾（外部連結）
報告指出，近地軌道上每 22 秒就會發生一次近距離接觸，並提供了具體數據，顯示每顆星鏈衛星每年要進行 41 次規避機動。
距離災難還有2.8天：為什麼我們在近地軌道上的時間不多了（外部連結）
Phys.org 的一項科學分析清楚地解釋了太陽耀斑對衛星運行的兩種影響。
太陽風暴可能癱瘓星鏈衛星，引發軌道混亂（外部訊息）
報告重點指出，從2018年的121天縮短到如今的2.8天，並預測到2028年，每六個月將需要進行100萬次機動。
2024年5月加農地磁暴期間的衛星阻力分析（外部連結）
2024年5月地磁暴的詳細技術分析。數據顯示，近1萬顆低地球軌道運行的在軌衛星中，近一半同時進行了軌道機動。
一場太陽風暴就可能導致太空旅行的終結。原因如下。 （外部連結）
警告：如果1859年的卡林頓事件在現代重演，將會產生怎樣的影響？分析歷史先例與現代風險之間的關聯。
[編者註]
GPS、網路和天氣預報是我們每天都在使用的工具，而這些服務大多依賴近地軌道衛星。雖然我們享受這些便利，但2.8天的運作時間凸顯了這個基礎設施建立在微妙平衡之上的現實。如果明天發生大規模的太陽耀斑，我們的生活將會發生怎樣變化？您如何看待太空開發帶來的益處與永續性之間的平衡？
