Спутникопад Starlink перетворили в глобальний барометр — вони допомагають вивчати атмосферу Землі

Астроном і автор науково-популярних матеріалів Тоні Філліпс (Tony Phillips) запропонував використовувати супутники мегасузір'їв на низькій навколоземній орбіті як своєрідний глобальний датчик стану верхньої атмосфери Землі. Супутники постійно зазнають гальмування від повітря, а швидкість зниження їхніх орбіт залежить від щільності газу на висоті кількох сотень кілометрів. Аналіз змін орбіт супутників — це безкоштовний датчик сонячної активності.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews

В основі методу лежать дані TLE (Two-Line Element) — відкриті набори орбітальних параметрів, які публікує Космічне командування США. У кожному такому наборі присутній параметр B* («бі-зірка»), пов'язаний із опором атмосфери. Орбітальна модель передбачає певну щільність атмосфери, а якщо реальна атмосфера стає щільнішою, супутник сповільнюється сильніше, ніж очікується. Тоді алгоритм розрахунку орбіти збільшує значення B*, щоб компенсувати розбіжність. Таким чином, величина B* стає непрямим індикатором щільності повітря на орбіті супутника, і ці дані повністю відкриті для всіх.

Коли Сонце стає активнішим, його ультрафіолетове випромінювання нагріває термосферу — шар атмосфери приблизно від 90 до 600 км висоти. Газ розширюється вгору, і супутники починають зазнавати більшого опору. В результаті їхні орбіти швидше знижуються. За даними Філліпса, швидкість цього «падіння» пов'язана із сонячним радіовипромінюванням на довжині хвилі 10,7 см, причому реакція атмосфери відбувається приблизно через два дні після зміни сонячної активності: розширення газу при нагріванні — це процес не швидкий. Інший випадок — це геомагнітні бурі, які викликають справжні різкі стрибки щільності атмосфери та прискорюють зниження супутників.

Для підвищення надійності методу дослідник аналізує не лише групування Starlink. У розрахунки включено близько 1000 супутників Starlink, 107 апаратів Planet Labs SuperDove, 391 супутник Amazon Kuiper та 651 апарат Eutelsat OneWeb. Різні висоти орбіт дозволяють порівнювати реакцію різних шарів атмосфери. Отримується своєрідна розподілена метеостанція без єдиного нового наукового апарата: самі супутники стають сенсорами, а їхнє орбітальне рух — набором наукових даних.

Водночас запропонований метод має обмеження: супутники можуть виконувати маневри, змінювати орієнтацію, вмикати двигуни для корекції орбіти, а дані TLE менш точні, ніж спеціалізовані наукові вимірювання. Однак велика кількість апаратів дозволяє статистично відокремлювати індивідуальні зміни від загальних процесів в атмосфері. Такий «барометр» може допомогти покращити прогнози космічної погоди, підвищити точність оцінки ризиків для супутників і вивчати реакцію верхніх шарів атмосфери на сонячні бурі.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки