Супутники Маска допомогли вченим скласти нову карту земної атмосфери

Супутники, призначені для надання інтернет-послуг, такі як Starlink, можуть виконувати й іншу функцію: допомагати вченим складати карти практично невидимої атмосфери на межі космічного простору, повідомляє Scitech Daily.

Дослідники з Кіотського університету використали дані про зміну орбіт приблизно 1200 супутників Starlink для складання карти термосфери Землі – тонкої та важкоспостережуваної області верхніх шарів атмосфери. У результаті аналізу було створено першу у своєму роді томографічну карту, яка демонструє закономірності розподілу щільності атмосфери на висоті приблизно 482 кілометри над Землею. Дослідження було опубліковано в журналі Earth, Planets, and Space.

Зазначається, що хоча супутники на низькій навколоземній орбіті рухаються у, здавалося б, порожньому просторі, сліди атмосфери зберігаються навіть на висоті сотень кілометрів над поверхнею. Зіткнення з цими рідкісними частинками створюють опір, поступово знижуючи швидкість і висоту космічного апарата.

Ефект посилюється, коли сонячна активність нагріває й розширює верхні шари атмосфери. Геомагнітні бурі можуть швидко збільшувати щільність атмосфери на висотах, де перебувають супутники, змінюючи прогнозовані орбіти та ускладнюючи запобігання зіткненням.

Автори зазначили, що знання того, як змінюється щільність у термосфері, важливе для відстеження супутників, прогнозування входів в атмосферу, планування маневрів та оцінки траєкторій космічного сміття. Однак спостерігати за цим регіоном безпосередньо досить складно.

Термосфера простягається на висоту від 100 до 1000 кілометрів над Землею. Понад 99 відсотків верхньої атмосфери в цьому регіоні складається з електрично нейтрального газу. Для порівняння: електрично заряджені частинки іоносфери становлять менше 1 відсотка.

Іоносферу можна вивчати за її впливом на радіосигнали. Нейтральні частинки в термосфері залишають набагато слабший слід, тому вчені часто покладаються на спеціалізовані прилади, моделі або вимірювання, зібрані вздовж траєкторій окремих супутників.

Натомість команда з Кіотського університету розглядала угруповання Starlink як розгалужену мережу рухомих атмосферних датчиків. Під час руху кожного супутника через термосферу опір повітря призводив до втрати невеликої кількості орбітальної енергії. Дослідники розрахували ці зміни, використовуючи загальнодоступні детальні дані про орбіти, відомі як ефемериди. Потім вони застосували томографію – математичний метод, який також використовується для реконструкції медичних знімків, – щоб оцінити, як щільність атмосфери змінювалася в різних місцях.

Це дозволило дослідникам створити двовимірну карту щільності за широтою та довготою. Більшість попередніх спостережень за допомогою космічних апаратів надавали дані лише вздовж окремого маршруту супутника, що схоже на вивчення ландшафту, рухаючись однією дорогою.

Новий метод забезпечує ширший огляд. Його результати значною мірою збіглися з варіаціями щільності, виміряними супутниками SWARM Європейського космічного агентства, що забезпечує незалежну перевірку реконструкції.

У майбутньому потенційно можна буде відстежувати щільність термосфери практично в реальному часі. Такі карти могли б поліпшити прогнози космічної погоди, уточнити орбітальні прогнози та допомогти операторам ефективніше реагувати на сонячні бурі, що порушують цілісність верхніх шарів атмосфери.

Нагадаємо, що навесні цього року на навколоземній орбіті стався серйозний інцидент із супутником Starlink, який буквально розпався на фрагменти.