揭秘全球在軌衛星的簇群分布

揭秘全球在軌衛星的簇群分布

文 | 陳智敏1,2，劉帥軍1，徐帆江1，嚴文勵1，秦明宇1(1中國科學院軟件研究所，2北京郵電大學)

你是否想過，頭頂的星空正變得前所未有的擁擠？

這不是科幻——超過1.5萬顆人造衛星正以驚人的速度環繞地球飛行。它們并非散落無序，而是高度組織化地運行在一起，形成一系列龐大的衛星簇群，悄然重塑著人類的通信、導航和感知方式。

短短五年，衛星年發射數量激增14倍。SpaceX的星鏈衛星幾乎“獨占”了低地球軌道，北斗、GPS等導航衛星穩踞中軌，而傳統通信衛星仍靜守赤道上空……一場圍繞軌道與頻段的“太空圈地運動”，正悄然決定未來地球軌道空間布局。

基于天智巨星座研究平臺，我們對在軌衛星簇群進行聚類分析發現，這些衛星已在高度與傾角維度形成顯著集聚——大規模衛星簇群在近幾年中雨后春筍般出現。

PART.01

全球在軌衛星總體概況

自1957年人類發射第一顆人造衛星至今，太空已成為承載人類科技與夢想的重要疆域。截至2025年8月24日，全球發射衛星總數已達21815顆，其中6417顆已隕落，其余15398顆在軌運行。全球發射衛星數與隕落衛星數隨時間變化如下圖所示：

藍色與橙色實線分別為衛星發射、衛星隕落數量隨時間的變化，而兩條黑色虛線分別表示2019年前后的衛星年發射數。可看出，衛星年發射數量自2019年后增長迅速：由早前的年發射136.5顆激增至1977.8顆，達到14.5倍。

當前，所發射的衛星主要集中在如下幾個軌道空間：

01

低地球軌道

（LEO,高度<1500km）

這是目前最擁擠的區域，容納了絕大多數通信、感知衛星簇群。其近地特性為高速通信、高清遙感提供了理想條件。

02

中地球軌道

（MEO,高度約20000km）

該軌道是全球導航衛星系統（GNSS）的核心部署區域。諸如GPS、北斗、伽利略和GLONASS等系統均部署于此，為全球用戶提供不可或缺的定位、導航與授時（PNT）服務。

03

地球靜止軌道

（GEO,高度35786km）

此軌道上的衛星與地球自轉同步，相對地面靜止，是通信廣播、氣象監測等需要持續駐留服務的首選軌道。

04

太陽同步軌道

（SSO,高度500-800km,傾角≈97°）

一類特殊的LEO軌道，能保證衛星在相同地方時過境，使得光照條件一致，是地球科學觀測和環境監測的黃金軌道。

PART.02

全球衛星簇群聚類結果與分析

進一步對近期活躍的14555顆衛星的軌道數據開展聚類研究，從高度、傾角兩個維度綜合分析，且設置星座規模閾值≥10顆。在軌14555顆衛星及簇群分布結果如下圖：

藍色散點代表14555顆衛星在“高度-傾角”二維坐標系中的分布，橙色散點代表基于高度與傾角聚類分析得到的78個衛星簇群中心。如圖所示，衛星簇群形成了多個顯著的高度-傾角密度中心，簇群中心與衛星任務類型高度耦合。

這種聚類現象直觀地揭示了人類太空活動的戰略布局：即充分利用不同軌道的特性，構建功能互補、協同增效的多層空間基礎設施，在通信互聯、全球導航到對地感知等業務領域發揮重大作用。

從簇群規模來看，星鏈衛星簇群的規模遠超其他衛星。以下為按規模大小依次排序的部分衛星簇群信息：

規模最大的10個衛星簇群具體數據如下：

序號

高度_中心

傾角_中心

簇群規模

典型衛星

1

1403

STARLINK-3521

2

1347

STARLINK-31758

3

1287

STARLINK-6106

4

1042

STARLINK-31626

5

748

STARLINK-2569

6

503

STARLINK-32932

7

336

STARLINK-11529

8

320

STARLINK-11271

9

308

AMC-15

10

303

STARLINK-32776

軌道高度上，星鏈衛星主要分布于低地球軌道（LEO）范圍內，以此實現低延遲與高數據傳輸速率，增強通信性能。在傾角方面，星鏈衛星明顯聚集于43°、53°、70°等范圍，不同傾角的衛星簇群協同分布，為全球人口密集的中低緯度區域補熱、需求較小的高緯度區域補盲。

AMC-15所屬的衛星簇群為GEO衛星軌道區域，這308顆衛星分屬不同國家，與同屬SpaceX公司的星鏈衛星形成明顯對比。與GEO衛星軌道簇群相比，星鏈衛星的簇規模普遍更大，這有助于提升通信覆蓋密度和數據傳輸能力，以保障其在全球700萬星鏈用戶的日常使用。

PART.03

典型軌道簇群分布特征分析

針對星鏈衛星簇群，我們繪制了其聚類散點圖，如圖所示：

左上圖為當前8165顆星鏈衛星的整體“高度-傾角”分布，右下圖單獨顯示未分類成簇的星鏈衛星，其余子圖為已聚類形成的各衛星簇群的“高度-傾角”散點圖。

基于星鏈衛星簇群的聚類結果，選取軌道高度359.7km、傾角53.16°為中心的簇群進行分析驗證。結果顯示，該典型簇的軌道參數分布特征與已知星鏈DTC-53軌道構型一致(詳見)，表明本研究采用的聚類模型及參數設置具有良好的有效性與可靠性。

此外，針對聚類結果中規模小于50的衛星簇群，推測其應為星鏈衛星分階段部署過程中的臨時停留軌道區域。為此，對2019年以來至今的數據開展分析，結果驗證了小規模衛星簇群在時間范圍上的“若隱若現”。如圖中簇群規模31（行3列4的子圖）所示，這些衛星是較為典型的停泊軌道，即衛星入軌前為調整軌道面等參數的臨時性聚集區域。

PART.04

結 論

本文針對全球在軌衛星的發射情況開展分析，基于天智巨星座研究平臺，重點完成全球衛星的簇群分析，并基于已知星鏈星座構型參數對得出簇群結果進行了驗證。

通過對衛星簇群數據的分析，可推測星鏈等全球衛星未來的發展方向。若其繼續保持當前的布局策略與擴展節奏，預計將在全球衛星通信市場中進一步提升其影響力。除了鞏固通信領域優勢外，依托其大規模簇群的軌道靈活性，星鏈的應用場景還可能向非通信領域延伸，星盾項目的提出和推進已初步印證這一趨勢。

后續，將對空間衛星及簇群保持密切關注，包括衛星簇群間分布與遷徙規律，以有效支撐空間星座的研判、部署、退役等研究。

>End

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