Słońce niszczy Starlinki. Wszystko przez wyjątkowo silną aktywność

Zespół naukowców pod kierunkiem Denny’ego Oliveiry z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard przeanalizował dane dotyczące satelitów Starlink z lat 2020-2024. Łącznie uczeni zbadali 523 satelity, które nie utrzymały się na orbicie i z powrotem weszły w atmosferę Ziemi i znaleźli wyraźny schemat wskazujący na to, że zniszczenia satelitów Starlink mają związek z aktywnością Słońca.

Artykuł został przyjęty do publikacji w "Frontiers in Astronomy and Space Science" a obecnie można się z nim zapoznać w bazie pre-printów arXiv.

Trójka heliofizyków śledzących satelity znalazła dowody na to, że satelity Starlink wracają do atmosfery Ziemi szybciej podczas zwiększonej aktywności słonecznej. W swojej pracy uczeni przeanalizowali dane z satelitów z lat 2020 – 2024. Na te lata przypada faza wzrostu cyklu słonecznego.

Firma SpaceX rozpoczęła masowe wysyłanie na orbitę swoich Starlinków w 2019 roku. Pierwsze z nich weszły z powrotem do ziemskiej atmosfery rok później. W 2020 r. były to dwa satelity. W 2021 r. spadło 78 satelitów; w 2022 r. 99, a w 2023 r. 88. Ale w 2024 r. nastąpił ogromny wzrost – łącznie pracować przestało 316 satelitów.

Satelity Starlink są zaprojektowane tak, aby pozostawać na orbicie przez około pięć lat. Ale podczas zwiększonej aktywności słonecznej ich żywotność zostaje znacznie skrócona. "Wyraźnie pokazujemy, że intensywna aktywność obecnego cyklu słonecznego miała znaczący wpływ na ponowne wejścia w atmosferę satelitów Starlink. To bardzo ekscytujący czas w badaniach oporu orbitalnego satelitów, ponieważ ich liczba na niskiej orbicie okołoziemskiej i aktywność słoneczna są najwyższe w historii ludzkości" – napisali autorzy w publikacji.

Słońce na co dzień z perspektywy Ziemi wydaje się dość spokojne. Ale badacze już dawno temu ustalili, że nasza gwiazda przechodzi 11-letnie cykle aktywności, z wyraźnie określonym minimum i maksimum. W latach 1826–1843 niemiecki astronom amator Heinrich Schwabe obserwował Słońce, odkrywając, że obraca się ono wokół własnej osi raz na 27 dni. Zdał sobie sprawę, że w ciągu 11 lat Słońce przechodzi z okresów ciszy, w których nie widać żadnych plam słonecznych, do fazy maksymalnej, w której można zobaczyć ich mnóstwo. Pierwszy pełny cykl słoneczny na podstawie archiwalnych danych z lat 1755–1766 opisał szwajcarski astronom Rudolf Wolf. Był to cykl aktywności słonecznej oznaczony numerem 1.

Cykl słoneczny to naturalny cykl Słońca, w którym przechodzi ono między niską a wysoką aktywnością magnetyczną. Podczas dużej aktywności w atmosferze Słońca zachodzą zmiany w liczbie i wielkości plam słonecznych czy intensywności promieniowania. Maksimum aktywności nasza gwiazda osiąga od 3 do 5 lat po rozpoczęciu nowego cyklu. Przez następne lata aktywność maleje, aż do rozpoczęcia kolejnego cyklu.

W grudniu 2019 roku NASA ogłosiła rozpoczęcie nowego, 25. cyklu słonecznego. Naukowcy przewidywali, że maksimum prawdopodobnie rozpocznie się około 2025 roku i będzie stosunkowo słabe w porównaniu z poprzednimi cyklami. Ale okazało się, że maksimum nadeszło wcześniej. Pod koniec 2022 roku i na początku 2023 roku, oznaki aktywności słonecznej, takie jak liczba plam słonecznych i częstotliwość rozbłysków słonecznych, zaczęły gwałtownie rosnąć.

Aktywność słoneczna silnie wpływa na warunki panujące w przestrzeni kosmicznej, czyli na tzw. pogodę kosmiczną. Może to mieć wpływ na satelity i astronautów przebywających w kosmosie, a także na systemy komunikacyjne i nawigacyjne, takie jak radio i GPS oraz sieci energetyczne na Ziemi. Podczas maksimum aktywności słonecznej pogoda kosmiczna staje się mniej przewidywalna, a zjawiska takiej jak zorza polarna występują częściej.

Zwiększona aktywność słoneczna ma jeszcze jeden skutek. Wysokoenergetyczne cząstki emitowane ze Słońca uderzają w górną atmosferę Ziemi i ją podgrzewają, co powoduje jej rozszerzenie się. A to zwiększa opór na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), gdzie znajduje się większość satelitów, przez co nie mogą utrzymać swojego kursu i muszą dokonać korekt.

Wszystkie satelity krążące na LEO są podatne na wzrost oporu związanego z aktywnością słoneczną. Do tej pory SpaceX wystrzeliło 8873 satelitów Starlink na LEO, z czego 7669 nadal działa.

Naukowcy wykorzystali dane ze Starlinków do analizy wysokości orbitalnych oraz prędkości w celu zidentyfikowania uderzeń spowodowanych przez burze słoneczne o różnej intensywności. Ponowne wejścia Starlinków pokrywają się z fazą wzrostu 25. cyklu słonecznego. Porównali też warunki geomagnetyczne z liczbą spadających z orbity satelitów. Okazało się, że około 72 proc. wszystkich powrotów Starlinków miało miejsce nie podczas silnych burz, ale gdy aktywność słoneczna była umiarkowana. Badacze odkryli, że było to spowodowane kumulującym się efektem oporu na orbicie – orbity tych satelitów uległy subtelnej degradacji w miarę upływu czasu.

Badacze podkreślają, że nie ma zbyt wielu danych na temat tego zjawiska, a ich prace mogą pomóc w opracowaniu strategii łagodzenia degradacji trajektorii orbitalnej satelitów podczas zwiększonej aktywności słonecznej.

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora