4 Minuten
Saulės audros ir Starlink palydovų likimas
SpaceX Starlink palydovų tinklas pastaruoju metu patyrė staigų palydovų deorbitavimo padidėjimą dėl išaugusio Saulės aktyvumo. NASA Goddardo kosmoso skrydžių centro mokslininko dr. Denny Oliveira vadovaujami tyrimai aiškiai atskleidžia ryšį tarp vykstančio Saulės maksimumo ir Starlink palydovų grįžimo į Žemės atmosferą dažnio. Šis darbas suteikia svarbių žinių apie tai, kaip Saulės aktyvumas ir kosminiai orai veikia žemojoje Žemės orbitoje (LEO) veikiančių palydovų konsteliacijų elgseną.
Saulės ciklo supratimas
Saulė periodiškai pereina 11 metų aktyvumo ciklus, kuriems būdingas magnetinės veiklos svyravimas. Šiam ciklui progresuojant, vis dažniau pasirodo Saulės dėmės, stiprūs Saulės žybsniai ir vainikinės masės išmetimai (CME), ypač piko metu, vadinamu Saulės maksimumu. 25-asis Saulės ciklas, prasidėjęs 2019 metais, pasižymi netikėtai stipriu aktyvumu. Galingos Saulės audros sukelia ne tik ryškesnius pašvaistes, bet ir daro didelę įtaką palydovų infrastruktūrai bei kosminei aplinkai aplink Žemę.
Kaip Saulės aktyvumas veikia Žemės atmosferą
Aktyvios Saulės fazės metu dalelės ir energijos antplūdžiai iš Saulės sąveikauja su viršutiniais Žemės atmosferos sluoksniais. Nors šie kosminių orų įvykiai sukelia įspūdingus švytėjimus (pašvaistes), jie taip pat šildo ir plečia viršutinę atmosferą. Tokia plėtra sukelia atmosferos tankio padidėjimą aukštyje, kuriame Starlink ir kiti žemojoje orbitoje veikiantys palydovai atlieka veiklą. Dėl to stiprėja atmosferos pasipriešinimas, todėl palydovai priversti naudoti daugiau kuro orbitai palaikyti arba rizikuoja prarasti aukštį ir sugrįžti į atmosferą.
Starlink – natūrali orbitos skilimo laboratorija
Nuo 2019 metų SpaceX paleido daugiau nei 8 800 Starlink palydovų, iš kurių keli tūkstančiai vis dar veikia. Toks žemojoje Žemės orbitoje veikiančių palydovų skaičius yra neregėtas ir leidžia tyrėjams išsamiai analizuoti, kaip Saulės suaktyvėjimas veikia realias palydovų grupes.
Dr. Oliveiros komanda 2020–2024 metais užfiksavo 523 Starlink palydovų grįžimus (reentry). Rezultatai aiškiai rodo: Saulės aktyvumui artėjant prie ciklo piko, didėjo ir atmosferon grįžtančių Starlink palydovų skaičius. Pasak analizės autorių: „Aiškiai matome, kad intensyvi dabartinio Saulės ciklo veikla jau smarkiai paveikė Starlink grįžimus į atmosferą.“
Išsamesnis žvilgsnis į palydovų grįžimus
Pirmieji palydovų deorbitai dėl atmosferos pasipriešinimo įvyko 2020 m., kai grįžo du palydovai. Tačiau didėjant Saulės aktyvumui augo ir metiniai skaičiai: 78 palydovai 2021 m., 99 – 2022 m., 88 – 2023 m., o 2024 m. šis skaičius smarkiai išaugo iki 316 palydovų. Atlikta analizė parodydavo, kad net 72% visų grįžimų į atmosferą vyko ne per stipriausias geomagnetines audras, o ramesnėmis sąlygomis.
Tyrimo autoriai padarė išvadą, kad daugelis satelitų palūžo dėl nuolatinio, įsisenėjusio atmosferinio pasipriešinimo poveikio, kuris kaupėsi per kelis mėnesius, o ne pavienių, stiprių Saulės audrų metu. Visgi tie palydovai, kurie patyrė staigių Saulės audrų poveikį, grįžo atmosferon daug greičiau. Tai reiškia, kad tiek nuolatinės, tiek staigios kosminių orų sąlygos turi būti įvertintos planuojant kiekvieno palydovo misiją.
Šio reiškinio reikšmė palydovų kūrimui ir būsimoms misijoms
Gauti rezultatai yra ir įspėjimas, ir proga tobulinti didelio masto palydovų konsteliacijas. Dėl išskirtinio masto Starlink tinklas padeda modeliuoti ryšį tarp Saulės ciklų dinamikos ir orbitos skilimo procesų. Kaip nurodo tyrėjai: „Tai itin įdomus metas palydovų orbitos skilimo tyrimuose – pirmą kartą istorijoje žemoje Žemės orbitoje palydovų ir Saulės aktyvumas yra istoriškai aukščiausio lygio.“
Naudojantis tiksliais, dažnais stebėjimais – įskaitant Starlink palydovų aukščio, greičio ir kitus duomenis – mokslininkai siekia patikslinti orbitos skilimo prognozavimo modelius tiek įprastomis, tiek ekstremaliomis geomagnetinėmis sąlygomis. Tobulesni prognozių ir realaus laiko koregavimo algoritmai padėtų sumažinti priešlaikinių grįžimų ir netyčinių susidūrimų riziką, taip išvengiant katastrofiškų šiukšlių grandininio kaupimosi scenarijų (Kessler sindromo).
Ateities perspektyvos: kaip pasirengti aktyviai Saulei
Santykių tarp kosminių orų ir palydovų išlikimo supratimas išliks labai svarbus, kol Saulės aktyvumas pasiekia piką. Oliveiros ir kolegų tyrimai padeda geriau perprasti, kaip Saulės fizika veikia dirbtinius palydovus ir kartu prisideda prie būsimų kosminių aparatų konstrukcijos bei veiklos protokolų formavimo. Nuolatiniai šios srities tyrimai bus labai reikalingi siekiant užtikrinti saugią ir patikimą palydovų veiklą – nuo visuotinio interneto paslaugų iki Žemės stebėjimo – nors Saulės aktyvumas išlieka sunkiai prognozuojamas.
Išvados
Rekordinis Starlink satelitų grįžimų skaičius liudija realią Saulės aktyvumo įtaką modernioms palydovų sistemoms. Plečiantis žmogaus veiklai žemoje Žemės orbitoje, Saulės ciklų ir satelitų stabilumo tarpusavio ryšys tampa vis svarbesnis. Duomenų apie dideles konsteliacijas (pvz., Starlink) analizė padeda tobulinti mūsų prognozavimo gebėjimus ir užtikrina stipresnį pasirengimą, kad kosmosas būtų saugi ir tvari erdvė tiek dabartinėms, tiek ateities palydovų misijoms.
Kommentare