Satellity Starlink stały się globalnym barometrem atmosfery Ziemi

• Satelity niskiej orbity mierzą gęstość termosfery przez parametr B*
• Zmiany B* korelują z promieniowaniem słonecznym 10,7 cm
• Około 2000 satelit różnych konstelacji bierze udział w obserwacjach
• Metoda pomaga poprawić prognozy kosmicznej pogody

Tony Phillips, znany astronom i popularyzator nauki, zaproponował pomysł przekształcenia satelitów megakonstelacji znajdujących się na niskiej orbicie okołoziemskiej w swoisty globalny czujnik stanu górnej atmosfery. Podstawą metody są otwarte zestawy danych orbitalnych TLE publikowane przez Dowództwo Kosmiczne USA, w których znajduje się parametr B* – współczynnik odzwierciedlający opór atmosfery.

Podczas poruszania się w kosmosie każdy obiekt napotyka rzadkie, ale jednak istniejące powietrze. Im gęstszy gaz na wysokości kilku setek kilometrów, tym silniejsze hamowanie i tym szybciej satelita traci wysokość. Jeśli rzeczywista gęstość atmosfery przekracza przewidywaną model, obliczenie orbity koryguje B*, zwiększając jego wartość. W ten sposób zmiana B* staje się pośrednim wskaźnikiem gęstości powietrza na orbicie satelity i jest dostępna dla każdego użytkownika.

Aktywność słoneczna odgrywa kluczową rolę w tym procesie. Wzrost promieniowania ultrafioletowego podgrzewa termosferę – warstwę od 90 do 600 km – powodując jej rozszerzenie. Rozszerzony gaz tworzy silniejsze opory, a orbity satelitów zaczynają opadać szybciej. Według szacunków Phillipsa, prędkość opadania koreluje z przepływem radiowym Słońca na długości fali 10,7 cm, a reakcja atmosfery jest obserwowana około dwa dni po zmianie aktywności słonecznej.

Ponadto, burze geomagnetyczne wywoływane przez wybuchy na Słońcu mogą powodować nagłe i krótkotrwałe wzrosty gęstości atmosfery. Takie zdarzenia prowadzą do natychmiastowego przyspieszenia spadku orbit, co również jest rejestrowane w zmianach B*.

Aby zweryfikować hipotezę, badacz uwzględnił w analizie nie tylko satelity Starlink, ale także inne duże konstelacje: około 1000 urządzeń Starlink, 107 satelitów Planet Labs SuperDove, 391 satelitów Amazon Kuiper i 651 satelitów Eutelsat OneWeb. Różne wysokości ich orbit pozwalają porównywać reakcję różnych warstw termosfery, przekształcając sieć w rozproszoną stację meteorologiczną bez potrzeby uruchamiania nowych misji naukowych.

Ograniczenia i perspektywy

Metoda ma szereg ograniczeń. Niektóre satelity przeprowadzają korekty orbitalne, zmieniają orientację lub włączają silniki, co może zniekształcać dane. Ponadto, dokładność TLE jest niższa niż w przypadku specjalistycznych przyrządów pomiarowych. Niemniej jednak, duża ilość obserwacji pozwala statystycznie oddzielić indywidualne anomalie od ogólnych trendów.

Biorąc pod uwagę te cechy, taki „barometr” może poprawić modele kosmicznej pogody, zwiększyć dokładność oceny ryzyka kolizji i degradacji satelitów, a także poszerzyć naszą wiedzę o tym, jak górne warstwy atmosfery reagują na zakłócenia słoneczne i geomagnetyczne.

Źródło: 3DNews