Спутники Starlink стали глобальным барометром атмосферы Земли

• Спутники низкой орбиты измеряют плотность термосферы через параметр B*
• Изменения B* коррелируют с солнечным радиопотоком 10,7 см
• Около 2000 спутников разных констелляций участвуют в наблюдениях
• Метод помогает улучшать прогнозы космической погоды

Тони Филлипс, известный астроном и популяризатор науки, выдвинул идею превращения спутников мегаконстелляций, находящихся на низкой околоземной орбите, в своего рода глобальный датчик состояния верхней атмосферы. Основой метода служат открытые орбитальные наборы данных TLE, публикуемые Космическим командованием США, в которых присутствует параметр B* – коэффициент, отражающий сопротивление атмосферы.

При движении в космосе любой объект сталкивается с редким, но всё же существующим воздухом. Чем плотнее газ на высоте нескольких сотен километров, тем сильнее торможение и тем быстрее спутник теряет высоту. Если реальная плотность атмосферы превышает предсказанную модель, расчёт орбиты корректирует B*, увеличивая его значение. Таким образом, изменение B* становится косвенным индикатором плотности воздуха на орбите спутника и доступно каждому пользователю.

Солнечная активность играет ключевую роль в этом процессе. Увеличение ультрафиолетового излучения нагревает термосферу – слой от 90 до 600 км – вызывая её расширение. Расширенный газ создает более сильное сопротивление, и орбиты спутников начинают падать быстрее. По оценкам Филлипса, скорость падения коррелирует с радиопотоком Солнца на длине волны 10,7 см, а реакция атмосферы наблюдается примерно через два дня после изменения солнечной активности.

Кроме того, геомагнитные бури, вызываемые вспышками на Солнце, способны вызывать резкие и кратковременные повышения плотности атмосферы. Такие события приводят к мгновенному ускорению снижения орбит, что также фиксируется в изменениях B*.

Для проверки гипотезы исследователь включил в анализ не только спутники Starlink, но и другие крупные констелляции: около 1000 аппаратов Starlink, 107 спутников Planet Labs SuperDove, 391 спутник Amazon Kuiper и 651 спутник Eutelsat OneWeb. Различные высоты их орбит позволяют сравнивать реакцию разных слоёв термосферы, превращая сеть в распределённую метеостанцию без необходимости запуска новых научных миссий.

Ограничения и перспективы

Метод имеет ряд ограничений. Некоторые спутники проводят орбитальные коррекции, меняют ориентацию или включают двигатели, что может искажать данные. Кроме того, точность TLE ниже, чем у специализированных измерительных приборов. Тем не менее, большой объём наблюдений позволяет статистически отделять индивидуальные аномалии от общих тенденций.

С учётом этих особенностей такой «барометр» способен улучшить модели космической погоды, повысить точность оценки риска столкновений и деградации спутников, а также расширить наши знания о том, как верхние слои атмосферы реагируют на солнечные и геомагнитные возмущения.

Источник: 3DNews