Астроном та засновник популярного ресурсу SpaceWeather Тоні Філліпс знайшов несподіване застосування для тисяч комунікаційних апаратів, що обертаються на низькій навколоземній орбіті. На його думку, орбітальний рій супутників SpaceX можна перетворити на високоточний інструмент для вимірювання стану нашої атмосфери.
Свою нещодавню публікацію Філліпс розпочав із відвертого визнання: мегасузір’я супутників дійсно створюють безліч проблем. Вони заважають оптичним астрономічним спостереженням, забруднюють атмосферу металевими уламками під час згоряння та наближають низьку навколоземну орбіту до критичного синдрому Кесслера.
Однак у цієї медалі виявився зворотний бік — супутники працюють як чудовий барометр. Коли Сонце активізується і випромінює більше радіації, верхні шари земної атмосфери нагріваються й розширюються. Усі низькоорбітальні апарати щодня втрачають кілька метрів висоти через тертя об розріджене повітря, але під час розширення атмосфери це гальмування значно прискорюється.
Фізика орбітального «занурення»
Космічні сили США регулярно відстежують усі штучні об’єкти та публікують відкриті орбітальні дані у форматі TLE. У кожному такому блоці даних прихований математичний коефіцієнт гальмування, відомий як B* (B-star).
Модель, що розраховує орбіту, за замовчуванням вважає щільність атмосфери незмінною. Коли ж реальна термосфера «набухає», апарат сповільнюється сильніше, ніж передбачав алгоритм. Щоб орбіта у розрахунках збігалася з реальними спостереженнями, параметр B* доводиться штучно коригувати. Саме в цій величині й прихована інформація про реальну щільність повітря на конкретній висоті.
Як «дихає» атмосфера Землі
Для свого моніторингу Філліпс аналізує TLE-дані 1000 супутників Starlink, а також 107 апаратів SuperDoves від Planet Labs, 391 супутника Amazon Kuiper та 651 апарата Eutelsat OneWeb. Усі ці сузір’я розташовані на різних висотах, проте всі вони одночасно реагують на ті самі сонячні події.
Завдяки цьому дослідники можуть буквально спостерігати за тим, як «дихає» верхня атмосфера. Ультрафіолетове випромінювання Сонця розігріває термосферу, а швидкість зниження супутників корелює з сонячним радіопотоком із затримкою близько двох днів. Саме стільки часу потрібно верхнім шарам повітря, щоб відреагувати на спалах. Водночас потужні геомагнітні шторми викликають значно швидше розширення атмосфери й спричиняють різкі стрибки гальмування.
Науковці й раніше використовували Starlink для подібних вимірювань — особливо після геомагнітного шторму 2022 року, який вивів з ладу та спалив 40 супутників Ілона Маска. Проте головна новизна підходу Філліпса полягає у створенні відкритого щоденного індексу щільності, який одночасно перевіряється трьома незалежними супутниковими мережами без запуску жодного спеціалізованого наукового приладу.
Раніше ми розповідали про те, як Starlink шкодять радіоастрономії паразитними сигналами.
За матеріалами spaceweather.com
