Как аппарат Илона Маска помог ученым найти невидимую атмосферу Земли

Учёные использовали спутники Starlink как сеть космических датчиков и построили детальную карту плотности термосферы Земли, сообщает Pronedra.

Исследование показало, что коммерческие орбитальные аппараты можно применять не только для передачи интернет-сигнала. Их движение по орбите способно дать данные о состоянии верхних слоёв атмосферы.

Группа специалистов из Киотского университета проанализировала сведения примерно о 1200 спутниках Starlink. На основе этих данных они восстановили распределение плотности атмосферы на высоте около 482 километров над Землёй.

Учёные использовали уже существующую спутниковую группировку вместо запуска отдельных научных аппаратов. Каждый спутник на низкой орбите сталкивается с частицами разреженного газа, которые создают слабое сопротивление.

Для операторов спутников такое сопротивление является фактором, который нужно учитывать при управлении аппаратами. Для исследователей оно стало источником информации о почти невидимой части атмосферы.

Специалисты изучили изменения орбит Starlink с помощью эфемерид — точных данных о положении и движении спутников. Затем они применили математическую томографию, чтобы восстановить карту плотности газа.

По принципу этот метод напоминает медицинскую компьютерную томографию. В космической физике он позволяет по множеству измерений получить представление о распределении вещества вокруг Земли.

Термосфера начинается примерно на высоте 100 километров и может простираться до 1000 километров. Несмотря на большую высоту, этот слой важен для работы спутников на низкой околоземной орбите.

В термосфере остаются отдельные молекулы газа. Они создают сопротивление движению космических аппаратов и со временем могут приводить к снижению высоты орбиты.

Особенно заметными такие процессы становятся во время повышенной солнечной активности. При выбросах заряженных частиц верхние слои атмосферы нагреваются и расширяются.

Из-за этого плотность газа на орбитах спутников может резко увеличиваться. В результате аппараты быстрее теряют высоту, а операторам приходится точнее рассчитывать манёвры.

Авторы материала отмечают, что солнечные бури уже приводили к проблемам для отдельных космических миссий. Рост плотности атмосферы усложняет управление спутниками и повышает значение точных прогнозов.

До применения нового подхода данные о термосфере получали главным образом с помощью специальных научных спутников и компьютерных моделей. Однако такие методы имеют ограничения.

Научные аппараты обычно собирают сведения только вдоль своей траектории. Компьютерные модели зависят от доступных измерений и качества исходных данных.

Группировка Starlink позволила получить более широкую картину. Сотни и тысячи аппаратов одновременно находятся в разных точках орбиты и фактически образуют сеть движущихся датчиков.

По данным исследователей, полученная карта хорошо согласуется с информацией спутников SWARM Европейского космического агентства. Это рассматривается как подтверждение работоспособности нового метода.

Практическое значение подхода связано с прогнозированием космической погоды. В будущем такие данные могут помочь точнее рассчитывать движение спутников и заранее планировать коррекцию их орбит.

Также метод может снизить риски столкновений на низкой околоземной орбите и улучшить понимание последствий солнечных бурь.

Авторы отмечают, что коммерческие спутниковые группировки могут стать частью системы наблюдения за космической средой. При росте числа аппаратов на орбите такие данные будут всё важнее для управления космической инфраструктурой.

Исследование также показывает новую роль частных космических компаний. Аппараты, созданные для связи и доступа в интернет, могут одновременно помогать изучать верхние слои атмосферы Земли.

Рекомендуем также:

1. Бумажные квитанции за ЖКУ отменяют: с сентября платёжки будут приходить через «Госуслуги»
2. Как перестать разочаровываться в людях: Омар Хайям назвал одну истину, которую понимают слишком поздно
3. Салат из огурцов «Нежинский»: тот самый легендарный рецепт, который закрывают на зиму десятилетиями
4. Бодрость без кофеина из кофейной чашки: какой китайский чай выбрать для энергии
5. Кабачки и куриное филе на одной сковороде: секрет нежного вкуса оказался совсем не в сливках