卫星已成为我们日常生活的重要组成部分，它们默默地绕地球运行，为天气预报到全球通信等技术提供支持。然而，尽管这些现代奇迹在我们上方辛勤工作，但它们并非永恒不变。最终，每颗卫星都会走到生命的尽头——这通常意味着它们将以熊熊烈火的姿态重返地球大气层。
那么，卫星多久会坠落回地球，它们坠落时会发生什么？
卫星时代的兴起
卫星时代始于 1957 年 10 月 4 日一个具有历史意义的“哔”声，当时苏联 发射了 Sputnik 1，这是世界上第一颗人造卫星。自那时以来，人类已向太空发射了数千颗卫星。
截至 2024 年，约有 10,000 颗在轨运行的卫星（其中超过 6,600 颗是 SpaceX 的 Starlink 卫星）环绕着我们的星球，此外还有数千颗失效的卫星。这些卫星执行着各种各样的功能，包括通信、科学研究、天气监测和军事侦察。
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理解卫星的生命周期
每颗卫星的任务都始于发射，将其送入绕地球的特定轨道。根据设计和目的，卫星可能在地球轨道上运行数年甚至数十年。然而，与所有事物一样，卫星也有 有限的寿命。由于技术进步、燃料耗尽或发生机械故障，它们可能会过时，最终变成 太空垃圾。
当一颗卫星结束其运行寿命时，有几种可能的结果。一些卫星会被特意移至 更高的“墓地”轨道，在那里它们不会干扰运行中的航天器。另一些卫星则会被故意脱轨，以便在 重新进入地球大气层时安全地燃烧殆尽。然而，并非所有卫星都能获得如此可控的命运。
卫星坠落时会发生什么
卫星坠落回地球的想法可能会让你联想到熊熊燃烧的撞击。但实际上，这个过程通常远没有那么戏剧化。
当卫星重新进入地球大气层时，巨大的热量和摩擦会使其 燃烧并分解，但这通常在到达地面很久之前就已经结束了。只有最 坚固的航天器组件，例如燃料箱或发动机，才有可能在重返大气层和坠落回地球的过程中幸存下来。
根据 欧洲航天局 2023 年空间环境报告，2021 年约有 160 个大型物体（如卫星）进行了非控制性再入。虽然这些事件并未被广泛报道，但航天机构会密切监测它们，以确保它们对人类生命和财产的威胁降到最低。
再入后，大多数幸存的卫星碎片（如果有的话）会落在偏远或无人居住的地区，通常是海洋，从而将损坏风险降到最低。然而，根据美国联邦航空管理局（FAA）提交给国会的一份关于从拟议中的低地球轨道大型星座中处理卫星再入风险的 报告：
“到 2035 年，如果预期的大型星座增长得以实现，并且 Starlink 卫星的碎片在再入时得以幸存，那么每年幸存的危险碎片总数预计将达到 28,000 件，而伤亡预期（预测会被星座中报废的卫星再入过程中幸存的碎片伤害或杀死的人数）将为每年 0.6 人，这意味着每两年预计会有一人在地球上受伤或死亡。”
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备受瞩目的卫星再入事件
虽然大多数卫星再入事件都没有引起注意，但有几起引起了全球关注。其中一个最显著的例子发生在 1979 年 7 月 11 日，当时 NASA 的 Skylab 空间站在轨道上运行六年之后进行了非控制性再入。尽管近 80 吨重的结构大部分都燃烧殆尽，但碎片最终散落在印度洋和澳大利亚的部分地区，制造了一场媒体轰动。
2001 年 3 月 23 日，俄罗斯的 Mir 空间站在太空服役 15 年后被故意脱轨，也成为了头条新闻。这次可控下降确保 Mir 在太平洋的一个偏远地区解体，避开了任何人口稠密地区。
最近，2022 年 11 月 4 日，一枚重约 22 吨的 中国长征五号 B 火箭助推器在南太平洋中部进行了非控制性再入，暂时关闭了空域并引发了担忧。幸运的是，幸存的碎片并未造成任何损害。然而，这些事件凸显了国际合作和改进跟踪系统以减轻再入风险的必要性。
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风险以及我们如何管理它们
虽然大多数卫星再入事件完全无害，正如 FAA 的报告所示，但坠落的太空垃圾造成人身伤害的可能性虽然微乎其微但却在不断增加。截至目前，尚未有确切的死亡案例归因于坠落的太空垃圾。然而，随着轨道上卫星数量的增加，发生事故的可能性也随之增加。
为了降低这些风险，航天机构和私营公司正在投资新技术和策略来 管理轨道碎片 以及卫星的报废阶段。诸如 减速帆 等创新技术可以帮助卫星更可预测地脱离轨道，确保它们在大气层中燃烧殆尽。同时，也在开发 先进的跟踪系统，以更准确地监测和预测再入。
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为下一代守护太空
卫星彻底改变了我们的世界，使我们如今的生活成为可能。然而，与所有技术一样，卫星的激增也带来了必须谨慎管理的重大挑战。随着越来越多的卫星投入使用，精确规划和控制它们的脱轨方式变得越来越重要。
最终，卫星再入不仅仅是一个技术问题。它证明了我们在太空不断增长的责任——如果我们希望继续探索最后的边疆，就必须小心处理。
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文章来源
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NASA。《Sputnik 1》
Space Watch Global。《Look Up Space Reports More Than 10,000 Active Satellites in Orbit》
Aerospace。《Majority of Satellites Exceed Design Life》
NASA。《What Happens to Old Satellites? We Asked a NASA Technologist: Episode 30》
NASA。《Debris Reentry》
Journal of Space Safety Engineering。《Demisability of critical spacecraft components during atmospheric re-entry》
The European Space Agency。《ESA’s Space Environment Report 2023》
U.S. Department of Transportation。《Report to Congress Reentry Disposal of Satellites》
NASA。《Mir Deorbit Animation》
Space News。《Long March 5B rocket reenters over Pacific Ocean after forcing airspace closures in Europe》
The Conversation。《Scientists calculate the risk of someone being killed by space junk》
NASA。《NASA’s Efforts to Mitigate the Risks Posed by Orbital Debris》
Astronomy。《How drag sails could help solve our space junk problem》
NASA Orbital Debris Program Office。《Radar Measurements》
