Die Starlink-Satelliten sind zu einem globalen Barometer der Erdatmosphäre geworden.

• Niedrigorbit-Satelliten messen die Dichte der Thermosphäre über den Parameter B*
• Änderungen des B* korrelieren mit dem solaren Radiostrom von 10,7 cm
• Etwa 2000 Satelliten verschiedener Konstellationen sind an den Beobachtungen beteiligt
• Die Methode hilft, die Vorhersagen des Weltraumwetters zu verbessern

Tony Phillips, ein bekannter Astronom und Wissenschaftsvermittler, hat die Idee vorgeschlagen, Satelliten von Megakonstellationen, die sich in niedriger Erdumlaufbahn befinden, in eine Art globalen Sensor für den Zustand der oberen Atmosphäre zu verwandeln. Die Grundlage der Methode sind die offenen orbitalen Datensätze TLE, die vom US Space Command veröffentlicht werden und in denen der Parameter B* enthalten ist – ein Koeffizient, der den Widerstand der Atmosphäre widerspiegelt.

Bei der Bewegung im Weltraum stößt jedes Objekt auf die seltene, aber dennoch vorhandene Luft. Je dichter das Gas in Höhenlagen von mehreren hundert Kilometern ist, desto stärker ist die Bremswirkung und desto schneller verliert der Satellit an Höhe. Wenn die tatsächliche Dichte der Atmosphäre die vorhergesagte Modellierung übersteigt, korrigiert die Berechnung der Umlaufbahn B*, indem sie dessen Wert erhöht. So wird die Änderung von B* zu einem indirekten Indikator für die Luftdichte in der Umlaufbahn des Satelliten und ist für jeden Benutzer zugänglich.

Die Sonnenaktivität spielt eine Schlüsselrolle in diesem Prozess. Die Zunahme der ultravioletten Strahlung erwärmt die Thermosphäre – eine Schicht von 90 bis 600 km – und verursacht ihre Ausdehnung. Das erweiterte Gas erzeugt einen stärkeren Widerstand, und die Orbits der Satelliten beginnen schneller zu fallen. Schätzungen von Phillips zufolge korreliert die Fallgeschwindigkeit mit dem Radiostrom der Sonne bei einer Wellenlänge von 10,7 cm, und die Reaktion der Atmosphäre ist etwa zwei Tage nach einer Änderung der Sonnenaktivität zu beobachten.

Darüber hinaus können geomagnetische Stürme, die durch Sonnenausbrüche verursacht werden, plötzliche und kurzfristige Erhöhungen der Atmosphärendichte hervorrufen. Solche Ereignisse führen zu einer sofortigen Beschleunigung des Orbitalabfalls, was auch in den Änderungen von B* festgehalten wird.

Um die Hypothese zu überprüfen, hat der Forscher in die Analyse nicht nur die Starlink-Satelliten einbezogen, sondern auch andere große Konstellationen: etwa 1000 Starlink-Geräte, 107 Planet Labs SuperDove-Satelliten, 391 Amazon Kuiper-Satelliten und 651 Eutelsat OneWeb-Satelliten. Die unterschiedlichen Höhen ihrer Orbits ermöglichen es, die Reaktion verschiedener Schichten der Thermosphäre zu vergleichen und das Netzwerk in eine verteilte Wetterstation zu verwandeln, ohne neue wissenschaftliche Missionen starten zu müssen.

Einschränkungen und Perspektiven

Die Methode hat eine Reihe von Einschränkungen. Einige Satelliten führen Bahnkorrekturen durch, ändern die Ausrichtung oder aktivieren Triebwerke, was die Daten verzerren kann. Darüber hinaus ist die Genauigkeit der TLE geringer als die spezialisierter Messgeräte. Dennoch ermöglicht das große Volumen an Beobachtungen, individuelle Anomalien statistisch von allgemeinen Trends zu trennen.

Unter Berücksichtigung dieser Besonderheiten kann ein solcher "Barometer" die Modelle des Weltraumwetters verbessern, die Genauigkeit der Risikobewertung von Kollisionen und der Degradation von Satelliten erhöhen und unser Wissen darüber erweitern, wie die oberen Schichten der Atmosphäre auf solare und geomagnetische Störungen reagieren.

Quelle: 3DNews