2026年6月22日

 

• 強烈的地磁暴會影響衛星的飛行路徑。由於雙星TanDEM-X任務採用近距離編隊飛行，這給該任務的運作帶來了特殊的挑戰。
• 德國航空航天中心 (DLR) 的航太飛行操作和太空人訓練設施開發並成功實施了一項新程序，可確保衛星即使在極端磁暴期間也能正常運作。
• 這些新發現引起了2026年國際太空飛行動力學研討會（ISSFD 2026）的極大興趣。
• 主要關注點：太空旅行

極光是地磁暴的可見徵兆，地磁暴是由強烈的太陽風受到地球磁場偏轉並與大氣層碰撞而產生的。強烈的地磁暴不僅會在天空中形成壯觀的極光，還會影響衛星的飛行軌跡。 2024年，德國雷達衛星TerraSAR-X和TanDEM-X的運作就證明了這一點。德國航空航天中心（DLR）隨後開發了一套程序，以確保衛星即使在極端地磁暴期間也能平穩運作。 DLR的太空運作和太空人訓練中心最近在圖盧茲舉行的2026年國際太空飛行動力學研討會（ISSFD 2026）上展示了他們的研究成果和成功實施情況。

2024年3月和5月發生的強烈磁暴首次幹擾了TerraSAR-X和TanDEM-X衛星的運作。這兩顆衛星偏離了同步軌道。編隊飛行和衛星本身均未受到威脅。然而，由於軌道偏差，雷達儀器的同步失敗，導致地球表面影像遺失。國家太空運作中心立即實施了必要的軌道修正，飛行動力學團隊也開始對事件進行系統調查。調查很快發現，他們需要更精確的太空天氣預報，尤其是地磁暴預報，以便為衛星運行規劃提供更精確的軌道預測。

 

對衛星飛行的影響

TerraSAR-X 和 TanDEM-X 在 505 公里高的地球同步軌道上運行。此高度的高層大氣密度極低，僅每立方公里 1 克。在地磁暴期間，大氣密度可增加十倍，達到每立方公里 10 克。這會影響大氣阻力——類似於汽車行駛時的風阻——導致衛星軌道高度下降，因此在軌道規劃中通常會考慮這一因素。

2024年太陽活動異常活躍，德國各地出現了罕見的極光，在此期間，現有的計算模型首次達到了其預測極限。地磁暴通常發生在太陽活動週期的極大期，而太陽活動週期大約持續11年。然而，精確預測地磁暴的發生時間、持續時間和強度仍然十分困難。

由於TerraSAR-X與TanDEM-X以緊密的螺旋編隊運行，大氣密度的波動會對這對雙星的運行產生顯著影響。在這種軌道上，兩顆衛星的距離接近至200公尺以內。此外，它們還必須以特定的方式相互對準才能進行聯合雷達觀測。當時，地磁暴擾亂了兩顆衛星的同步，進而影響了雷達觀測。

 

更新以確保可靠運行

為了找到長期解決方案，德國航空航天中心（DLR）太空運作與太空人訓練中心的飛行動力學團隊分析了近年來發生的地磁暴及其對衛星運動的影響，並比較了各種大氣模型模擬結果。他們還將這些分析與不同的空間天氣預報以及TanDEM-X任務的數據結合。最終，三種空間天氣和大氣密度預報模型的組合被證明是規劃這對雙子衛星軌道的最佳方案。

研究人員開發了用於確定、預測和控制衛星軌道以及監控和控制同步編隊飛行的方法。 2025年4月，TanDEM-X的整個飛行動力學處理鏈進行了相應的升級。此後，此次升級確保了任務即使在惡劣的空間天氣條件下也能正常運作：2025年11月以及最近的2026年1月和2月發生的強地磁暴均被準確預測。雷達衛星繼續不受限制地運行，並按計劃獲取了圖像。

任務團隊現在可以更有信心應對極光。然而，衛星運作仍面臨挑戰，因此飛行動力學家將繼續進行太空天氣研究。研究成果對其他類似軌道衛星的運作也具有重要價值。在2026年國際太空天氣與飛行會議（ISSFD 2026）上，德國航空航天中心（DLR）太空運作和太空人訓練設施的最新研究成果引起了國際社會的廣泛關注。

 

[照片]

(A) 柏林上空的北極光

極光是地磁暴的徵兆，在嚴重的情況下，地磁暴也會影響衛星的運作。德國航空航天中心（DLR）的飛行動力學團隊為國家航天運行中心製定了一套程序，以確保即使在極端地磁暴期間，衛星也能不間斷運作。圖片顯示的是2026年1月在柏林上空拍攝到的強烈磁暴留下的明亮軌跡。

(B) TerraSAR-X 和 TanDEM-X 編隊飛行

自2010年6月起，德國雷達衛星TerraSAR-X和TanDEM-X一直在地球軌道上協同飛行。在近距離編隊飛行期間，這兩顆孿生衛星以螺旋軌道相互環繞，最近距離不到200公尺。它們利用各自的雷達儀器，從不同角度掃描地球表面。