Спутниковая сеть Starlink как глобальный барометр атмосферы Земли

Использование спутников на низкой околоземной орбите в качестве датчиков состояния термосферы может стать новым прорывом в изучении космической погоды.

Идею превратить мегасозвездия аппаратов в бесплатный инструмент для анализа плотности верхних слоев атмосферы предложил астроном и популяризатор науки Тони Филлипс, о чем пишет издание 3DNews. Суть метода заключается в наблюдении за торможением спутников в разреженном воздухе, что напрямую зависит от солнечной активности.

Параметр B* и атмосферное сопротивление

В основе предложенной Филлипсом концепции лежат общедоступные данные TLE (Two-Line Element), предоставляемые Космическим командованием США. Ключевым элементом анализа является параметр B* («би-звезда»), который отражает влияние атмосферного сопротивления на аппарат. Алгоритм корректирует этот показатель в сторону увеличения, если реальная плотность газа превышает прогнозируемую и спутник замедляется сильнее. Таким образом, B* выступает в роли своеобразного индикатора плотности термосферы.

Колебания плотности связаны с активностью Солнца. Ультрафиолетовое излучение нагревает термосферу (на высотах от 90 до 600 км), вызывая расширение газа. Спутники начинают испытывать большее сопротивление и быстрее терять высоту. Филлипс отмечает, что реакция атмосферы имеет задержку примерно в двое суток после изменения уровня солнечного радиоизлучения (на волне 10,7 см). Еще более резкие скачки плотности и, как следствие, ускоренное падение орбит вызывают геомагнитные бури.

Распределенная метеостанция на орбите

Для того чтобы исключить влияние индивидуальных маневров аппаратов, исследователь анализирует параметры целого комплекса спутниковых группировок:

• около 1000 спутников Starlink;
• 651 аппарат Eutelsat OneWeb;
• 391 спутник Amazon Kuiper;
• 107 аппаратов Planet Labs SuperDove.

Размещение этих созвездий на разных высотах позволяет получить объемную картину изменения плотности в различных слоях атмосферы. Несмотря на то что данные TLE уступают в точности специализированным научным приборам, а сами спутники могут менять орбиту с помощью двигателей, масштабная статистика позволяет отсеивать эти погрешности. Как итог, такая импровизированная «распределенная метеостанция» может сыграть важную роль в улучшении прогнозов космической погоды и оценке рисков для орбитальных аппаратов.

Читать далее