揭秘全球在轨卫星的簇群分布
这不是科幻——超过1.5万颗人造卫星正以惊人的速度环绕地球飞行。它们并非散落无序，而是高度组织化地运行在一起，形成一系列庞大的卫星簇群，悄然重塑着人类的通信、导航和感知方式。短短五年，卫星年发射数量激增14倍。SpaceX的星链卫星几乎“独占”了低地球轨道，北斗、GPS等导航卫星稳踞中轨，而传统通信卫星仍静守赤道上空……一场围绕轨道与频段的“太空圈地运动”，正悄然决定未来地球轨道空间布局。基于天智巨星座研究平台，我们对在轨卫星簇群进行聚类分析发现，这些卫星已在高度与倾角维度形成显著集聚——大规模卫星簇群在近几年中雨后春笋般出现。自1957年人类发射第一颗人造卫星至今，太空已成为承载人类科技与梦想的重要疆域。截至2025年8月24日，全球发射卫星总数已达21815颗，其中6417颗已陨落，其余15398颗在轨运行。全球发射卫星数与陨落卫星数随时间变化如下图所示：蓝色与橙色实线分别为卫星发射、卫星陨落数量随时间的变化，而两条黑色虚线分别表示2019年前后的卫星年发射数。可看出，卫星年发射数量自2019年后增长迅速：由早前的年发射136.5颗激增至1977.8颗，达到14.5倍。这是目前最拥挤的区域，容纳了绝大多数通信、感知卫星簇群。其近地特性为高速通信、高清遥感提供了理想条件。该轨道是全球导航卫星系统（GNSS）的核心部署区域。诸如GPS、北斗、伽利略和GLONASS等系统均部署于此，为全球用户提供不可或缺的定位、导航与授时（PNT）服务。此轨道上的卫星与地球自转同步，相对地面静止，是通信广播、气象监测等需要持续驻留服务的首选轨道。4. 太阳同步轨道（SSO,高度500-800km,倾角≈97°）一类特殊的LEO轨道，能保证卫星在相同地方时过境，使得光照条件一致，是地球科学观测和环境监测的黄金轨道。进一步对近期活跃的14555颗卫星的轨道数据开展聚类研究，从高度、倾角两个维度综合分析，且设置星座规模阈值≥10颗。在轨14555颗卫星及簇群分布结果如下图：蓝色散点代表14555颗卫星在“高度-倾角”二维坐标系中的分布，橙色散点代表基于高度与倾角聚类分析得到的78个卫星簇群中心。如图所示，卫星簇群形成了多个显著的高度-倾角密度中心，簇群中心与卫星任务类型高度耦合。这种聚类现象直观地揭示了人类太空活动的战略布局：即充分利用不同轨道的特性，构建功能互补、协同增效的多层空间基础设施，在通信互联、全球导航到对地感知等业务领域发挥重大作用。从簇群规模来看，星链卫星簇群的规模远超其他卫星。以下为按规模大小依次排序的部分卫星簇群信息：序号高度_中心倾角_中心簇群规模典型卫星1539.74453.217491403STARLINK-35212483.020443.001311347STARLINK-317583559.077343.003381287STARLINK-61064475.225753.159851042STARLINK-316265547.214453.05503748STARLINK-25696572.089170.00036503STARLINK-329327356.253642.99963336STARLINK-115298359.694353.15888320STARLINK-11271935786.680.034469308AMC-1510447.182853.15874303STARLINK-32776轨道高度上，星链卫星主要分布于低地球轨道（LEO）范围内，以此实现低延迟与高数据传输速率，增强通信性能。在倾角方面，星链卫星明显聚集于43°、53°、70°等范围，不同倾角的卫星簇群协同分布，为全球人口密集的中低纬度区域补热、需求较小的高纬度区域补盲。AMC-15所属的卫星簇群为GEO卫星轨道区域，这308颗卫星分属不同国家，与同属SpaceX公司的星链卫星形成明显对比。与GEO卫星轨道簇群相比，星链卫星的簇规模普遍更大，这有助于提升通信覆盖密度和数据传输能力，以保障其在全球700万星链用户的日常使用。
针对星链卫星簇群，我们绘制了其聚类散点图，如图所示：左上图为当前8165颗星链卫星的整体“高度-倾角”分布，右下图单独显示未分类成簇的星链卫星，其余子图为已聚类形成的各卫星簇群的“高度-倾角”散点图。基于星链卫星簇群的聚类结果，选取轨道高度359.7km、倾角53.16°为中心的簇群进行分析验证。结果显示，该典型簇的轨道参数分布特征与已知星链DTC-53轨道构型一致，表明本研究采用的聚类模型及参数设置具有良好的有效性与可靠性。此外，针对聚类结果中规模小于50的卫星簇群，推测其应为星链卫星分阶段部署过程中的临时停留轨道区域。为此，对2019年以来至今的数据开展分析，结果验证了小规模卫星簇群在时间范围上的“若隐若现”。如图中簇群规模31（行3列4的子图）所示，这些卫星是较为典型的停泊轨道，即卫星入轨前为调整轨道面等参数的临时性聚集区域。本文针对全球在轨卫星的发射情况开展分析，基于天智巨星座研究平台，重点完成全球卫星的簇群分析，并基于已知星链星座构型参数对得出簇群结果进行了验证。通过对卫星簇群数据的分析，可推测星链等全球卫星未来的发展方向。若其继续保持当前的布局策略与扩展节奏，预计将在全球卫星通信市场中进一步提升其影响力。除了巩固通信领域优势外，依托其大规模簇群的轨道灵活性，星链的应用场景还可能向非通信领域延伸，星盾项目的提出和推进已初步印证这一趋势。后续，将对空间卫星及簇群保持密切关注，包括卫星簇群间分布与迁徙规律，以有效支撑空间星座的研判、部署、退役等研究。
