Сонце найбільше розлютилося за останній час – і воно виливає цю лють на тисячі крихітних супутників, що складають флот SpaceX Starlink. Новий аналіз супутників Starlink, що падають з неба, виявив чітку закономірність: у міру того, як Сонце наближалося до піка свого циклу активності між 2020 і 2024 роками, кількість падінь супутників також зменшувалася як прямий наслідок цієї активності. Команда вчених під керівництвом фізика-космоса Денні Олівейри з Центру космічних польотів імені Ґоддарда NASA вивчила 523 супутники Starlink, які впали назад на Землю протягом цього часу, і виявила чіткий зв’язок із Сонцем.
«Ми чітко показуємо, що інтенсивна сонячна активність поточного сонячного циклу вже мала значний вплив на повернення Starlink у зоряну атмосферу», – пишуть вони у своїй статті. «Це дуже захопливий час у дослідженні орбітального опору супутників, оскільки кількість супутників на низькій навколоземній орбіті та сонячна активність є найвищими за всю історію людства».
Сонячний цикл — це 11-річний цикл коливань активності Сонця, який зосереджений навколо періодичного магнітного перевертання сонячних полюсів. Він проявляється переважно у вигляді сонячних плям, сонячних спалахів та викидів корональної маси, які постійно зростають до сонячного максимуму (коли полюси змінюються), а потім зменшуються до мінімуму, перш ніж знову поступово підніматися. Це просто звичайний стан Сонця, і ми зараз перебуваємо на піку 25-го циклу відтоді, як ми почали відстежувати їх. Насправді це був досить сильний цикл; не найсильніший за всю історію спостережень, але все ж демонструє набагато більшу сонячну активність, ніж передбачали вчені на його початку.
Це означає, що його вплив на Землю був досить сильним. Ви, можливо, помітили значну активність полярних сяйв; це ефект ударів сонячних частинок об атмосферу Землі, що переносяться викидами корональної маси та сонячним вітром. Але збільшення сонячної активності має інший, менш помітний ефект: збільшення сонячних викидів, що обрушуються на верхні шари атмосфери, значно нагріває їх.
Ми не помічаємо цього тут, на поверхні. Але збільшена енергія роздуває атмосферу – достатньо, щоб збільшити опір космічних апаратів на низькій навколоземній орбіті. Це означає, що вони не можуть утримувати курс на своїй поточній траєкторії та повинні вносити корективи, щоб залишатися в небі. Щоб було зрозуміло, усі супутники на низькій навколоземній орбіті вразливі до збільшення опору, пов’язаного із сонячною активністю. Однак на сьогодні SpaceX запустила на низьку навколоземну орбіту 8873 супутники Starlink, з яких 7669 залишаються в робочому стані. Ці величезні цифри забезпечують чудову лабораторію для вивчення впливу сонячного максимуму на супутники на низькій навколоземній орбіті.
«Тут ми використовуємо… орбітальні дані Starlink для проведення накладеного епохального аналізу орбітальних висот та швидкостей, щоб визначити вплив, спричинений штормами різної інтенсивності», – пишуть дослідники. «Повернення Starlink в атмосферу збігається з фазою зростання 25-го сонячного циклу, періодом зі зростанням сонячної активності».
SpaceX вперше почала запускати супутники Starlink у 2019 році, а перші повернення в атмосферу розпочалися у 2020 році. Спочатку ці цифри залишалися відносно низькими. У 2020 році їх було лише два. У 2021 році впало 78 супутників; 99 у 2022 році та 88 у 2023 році. Але потім у 2024 році спостерігалося колосальне зростання – загалом з неба впало 316 супутників Starlink.
Дослідники згрупували ці повторні входи зорі відповідно до геомагнітних умов на той час, тобто того, наскільки сильно сонячна активність впливала на Землю. Як не дивно, близько 72 відсотків усіх повторних входів зорі сталися під час слабких геомагнітних умов, а не під час потужних геомагнітних бур. Дослідники виявили, що це сталося через кумулятивний ефект опору протягом періоду висхідного сонячного циклу. Замість того, щоб зникнути одним махом, орбіти цих супутників з часом непомітно деградували. Тим часом супутники, які падали під час сильних геомагнітних умов, падали швидше, ніж ті, що падали за слабших умов.
Насправді, це захоплива річ. У нас небагато даних про це явище; робота Олівейри та його колег може допомогти розробити стратегії для пом’якшення орбітального розпаду, спричиненого сонячною активністю, утримуючи супутники на низькій навколоземній орбіті, де вони повинні бути (і не допускаючи, наприклад, зіткнень з іншими супутниками та запуску неприємного каскаду Кесслера).
«Наші результати є багатообіцяючими, оскільки вони вказують на напрямок використання даних Starlink з короткою частотою кадрів (точне визначення орбіти, нейтральна щільність маси, площа напрямку барана, коефіцієнт опору) для покращення моделей орбітального опору під час геомагнітних бур, особливо під час екстремальних подій», – пишуть дослідники.
