Астроном и популяризатор науки Тони Филлипс (Tony Phillips) предложил оценивать плотность верхней атмосферы Земли по тому, как теряют высоту тысячи спутников Starlink и других мегасозвездий. Чем плотнее воздух на высоте нескольких сотен километров, тем быстрее аппараты снижаются, пишет британское издание The Register.
Для этого Филлипс предлагает использовать открытые наборы орбитальных параметров (TLE), которые публикует Космическое командование США. В каждом таком наборе есть параметр B*, связанный с сопротивлением атмосферы. Модель орбиты рассчитана на определённую плотность воздуха. Если же реальная атмосфера плотнее, спутник тормозит сильнее, чем предполагает модель, и тогда алгоритм увеличивает B*, чтобы компенсировать расхождение. Поэтому значение этого параметра косвенно показывает плотность воздуха на высоте аппарата, причём эти данные доступны любому.
Сама плотность меняется вслед за активностью Солнца. Когда Солнце становится активнее, его ультрафиолетовое излучение нагревает термосферу — слой атмосферы примерно от 90 до 600 км над Землёй. Расширяясь вверх, нагретый газ сильнее тормозит спутники, и их орбиты снижаются быстрее. По данным Филлипса, темп этого снижения связан с радиоизлучением Солнца на волне 10,7 см. Атмосфера при этом реагирует на изменение солнечной активности примерно через два дня, поскольку нагретый газ расширяется не мгновенно. Иначе действуют геомагнитные бури. Они вызывают резкие скачки плотности и ускоряют снижение спутников.
Чтобы результаты были надёжнее, астроном анализирует не только Starlink. В его расчёты входят около 1000 спутников Starlink, 651 аппарат Eutelsat OneWeb, 391 спутник Amazon Leo (бывший Project Kuiper) и 107 аппаратов SuperDove компании Planet Labs. Они летают на разных высотах, поэтому позволяют сравнивать, как реагируют разные слои атмосферы. Фактически это распределённая метеостанция, для которой не понадобилось ни одного нового научного аппарата. Датчиками в ней становятся сами спутники, а их движение по орбите превращается в научные данные.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
О крупных группировках на низкой орбите обычно говорят как об угрозе. Шесть из них уже считают слишком большими, потому что они могут засорить орбиту. Метод Филлипса, напротив, делает эти аппараты полезными для науки, хотя и имеет ограничения.
Спутники маневрируют, меняют ориентацию и включают двигатели для коррекции орбиты, а данные TLE уступают по точности специализированным научным измерениям. Впрочем, благодаря большому количеству аппаратов отдельные отклонения можно статистически отделить от общих процессов в атмосфере. Такой «барометр» может помочь точнее прогнозировать космическую погоду и оценивать риски для спутников, а также изучать, как верхние слои атмосферы реагируют на солнечные бури.
