Saulės aktyvumas ir pavojai perpildytoje Žemės orbitoje: iššūkiai palydovų saugumui

Saulės aktyvumas ir auganti palydovų koncentracija Žemės orbitoje

Kosminei erdvei aplink Žemę vis labiau prisipildant palydovų, mokslininkai atidžiai stebi, kaip stiprėjantis saulės aktyvumas paveikia palydovų saugumą bei tarnavimo laiką. Naujausi tyrimai pabrėžia vis didesnį susirūpinimą: intensyvios saulės audros lemia, kad SpaceX Starlink palydovai grįžta į Žemės atmosferą greičiau ir didesniu greičiu, o tai didina kosminių šiukšlių riziką.

Saulės maksimumas ir satelitų megakonsteliacijos

Saulės aktyvumo ciklas trunka maždaug 11 metų, o jo pikas pasižymi didžiausiu Saulės dėmių ir saulės audrų aktyvumu – tai saulės maksimumas. Pastaraisiais metais Saulė artėja prie šio piko, dėl to suintensyvėjo geomagnetinės audros – stambūs Žemės magnetinio lauko trikdžiai, kuriuos sukelia Saulės išsiveržimai. Tuo pat metu spartus tūkstančių naujų palydovų paleidimas, ypač privačių mega-konsteliacijų, tokių kaip Starlink palydovai, labai tankina žemutines Žemės orbitas, keldamas unikalius saugumo iššūkius ir didindamas kosminių šiukšlių kiekį.

Nauji tyrimai: Saulės audrų poveikis Starlink palydovų tarnavimo laikui

Denny Oliveira vadovaujama NASA Goddardo kosminių skrydžių centro mokslininkų komanda tyrė Starlink palydovų sugrįžimo į atmosferą tendencijas 2020–2024 m. laikotarpiu, kai saulės ciklas įgavo pagreitį ir priartėjo prie saulės maksimumo, prognozuojamo 2024 spalį. Tyrime pritaikytos pažangios statistinės analizės, siekiant nustatyti, kaip saulės ir geomagnetinio aktyvumo šuoliai veikia palydovų nykimo tempus ir grįžimo dažnį.

Rezultatai parodė, kad geomagnetinės audros šildo ir plečia Žemės viršutinę atmosferą, todėl palydovai, tokie kaip Starlink, patiria didesnį pasipriešinimą (atmosferinį stabdymą). Dėl šio padidėjusio pasipriešinimo palydovai aukštį praranda žymiai greičiau, o jų įprastai prognozuojamas penkerių metų veikimo laikotarpis stiprių saulės orų metu gali sutrumpėti nuo 10 iki 12 parų. Kaip teigia Dr. Oliveira, „geomagnetinis aktyvumas pagreitina orbitalinį nykimą, todėl palydovai į atmosferą grįžta anksčiau, dar didesniu greičiu“.

Poveikis palydovų saugumui ir kosminių šiukšlių rizikai

Net ir 10–12 dienų sumažėjęs palydovo tarnavimo laikas reikšmingai apriboja galimybę SpaceX komandai kontroliuoti planingą Starlink palydovų grįžimą. Grįždami didesniu greičiu, palydovai gali nespėti visiškai susideginti, tad kyla didesnė rizika, kad į Žemę nukris didesni nuolaužų fragmentai. Nors įprastai laikoma, kad didesnis greitis lemia pilną palydovų suardymą dėl intensyvios kaitros, Oliveira tyrimai rodo, kad spartesnis kritimas gali neleisti palydovams pilnai sudegti atmosferoje, ypač gausiai paleistiems palydovams, tokiems kaip Starlink.

Nors SpaceX inžinieriai projektuoja Starlink satelitus taip, kad jie visiškai susinaikintų grįždami į atmosferą, pastarieji atvejai rodo, kad tai ne visada pavyksta. 2024 m., pavyzdžiui, 2,5 kg masės Starlink nuolauža nukrito į Saskačevano ūkį, kaip pranešė „New Scientist“. SpaceX pripažįsta teorinę nuolaužų pasiekimo tikimybę, tačiau tvirtina, kad pavojus žmonėms, lėktuvams ar laivams itin mažas.

Statistiniai pokyčiai ir augantis palydovų skaičius

Astronomo Jonathano McDowello (Harvardo universitetas) duomenimis, šiuo metu orbitoje veikia daugiau nei 7 500 Starlink palydovų, tačiau ateityje planuojama jų padauginti virš 42 000. Palydovų grįžimų į atmosferą dažnis jau artėja nuo savaitinio iki beveik kasdienio. Kaip pažymi Denny Oliveira: „Pirmąkart istorijoje vienu metu orbitoje yra tiek daug palydovų. Norint suprasti, kaip saulės aktyvumas keičia jų tarnavimo laiką ir grįžimo elgseną, tampa ypač svarbu“.

Pagrindinės išvados ir žvilgsnis į ateitį

Šie mokslininkų rezultatai, paskelbti kaip preprintas arXiv platformoje ir laukiantys recenzavimo, akcentuoja, kad būtina kaupti daugiau duomenų apie kosminių orų ir palydovų sąveiką. Viršutinės atmosferos plėtimasis ir įšilimas geomagnetinių audrų metu ne tik trumpina žemutinių orbitų palydovų tarnavimo laiką, bet ir apsunkina susidūrimų prevenciją bei grįžimo kontrolę. Be to, didesnis atmosferinis pasipriešinimas saulės aktyvumo metu stiprina riziką ir nenuspėjamumą dėl potencialių nuolaužų, galinčių pasiekti Žemę.

Ekspertai pabrėžia, kad būtina integruoti realaus laiko kosminių orų prognozes ir geomagnetinio aktyvumo modelius į palydovų operavimo planavimą. Kadangi megakonsteliacijos vis gausėja, veiksmingos stebėsenos sistemos bei aiškios politikos taps neatsiejama saugios orbitinės aplinkos prielaida, padedančia užkirsti kelią susidūrimams ir minimalizuoti sukrintančių nuolaužų pavojų.

Išvada

Didėjant žmonijos palydovų skaičiui ir intensyviai plečiant žemutinę Žemės orbitą, saulės aktyvumo poveikio palydovų ilgaamžiškumui ir grįžimui į atmosferą supratimas tampa vienu svarbiausių uždavinių kosmoso pramonei bei reguliavimo institucijoms. Oliveira ir jo kolegų tyrimai išryškina dinamišką ir sudėtingą saulės audrų poveikį orbitiniams palydovams ir pabrėžia, kad būtina kurti šiuolaikines ir prisitaikančias rizikos mažinimo strategijas, užtikrinančias tvarų bei saugų kosmoso naudojimą ryšiams, tyrimams ir globaliam tinklui plėsti.