Астроном и автор научно-популярных материалов Тони Филлипс (Tony Phillips) предложил использовать спутники мегасозвездий на низкой околоземной орбите как своеобразный глобальный датчик состояния верхней атмосферы Земли. Спутники постоянно испытывают торможение от воздуха, а скорость снижения их орбит зависит от плотности газа на высоте нескольких сотен километров. Анализ изменений орбит спутников — это бесплатный датчик солнечной активности.
В основе метода лежат данные TLE (Two-Line Element) — открытые наборы орбитальных параметров, которые публикует Космическое командование США. В каждом таком наборе присутствует параметр B* («би-звезда»), связанный с сопротивлением атмосферы. Орбитальная модель предполагает определённую плотность атмосферы, а если реальная атмосфера становится плотнее, спутник замедляется сильнее, чем ожидается. Тогда алгоритм расчёта орбиты увеличивает значение B*, чтобы компенсировать расхождение. Таким образом, величина B* становится косвенным индикатором плотности воздуха на орбите спутника, и эти данные полностью открыты для всех.
Когда Солнце становится активнее, его ультрафиолетовое излучение нагревает термосферу — слой атмосферы примерно от 90 до 600 км высоты. Газ расширяется вверх, и спутники начинают испытывать большее сопротивление. В результате их орбиты быстрее снижаются. По данным Филлипса, скорость этого «падения» связана с солнечным радиоизлучением на длине волны 10,7 см, причём реакция атмосферы происходит примерно через два дня после изменения солнечной активности: расширение газа при нагреве — это дело неспешное. Другой случай — это геомагнитные бури, которые вызывают поистине резкие скачки плотности атмосферы и ускоряют снижение спутников.
Для повышения надёжности метода исследователь анализирует не только группировку Starlink. В расчёты включены около 1000 спутников Starlink, 107 аппаратов Planet Labs SuperDove, 391 спутник Amazon Kuiper и 651 аппарат Eutelsat OneWeb. Разные высоты орбит позволяют сравнивать реакцию различных слоёв атмосферы. Получается своеобразная распределённая метеостанция без единого нового научного аппарата: сами спутники становятся сенсорами, а их орбитальное движение — набором научных данных.
В то же время предложенный метод имеет ограничения: спутники могут выполнять манёвры, менять ориентацию, включать двигатели для коррекции орбиты, а данные TLE менее точны, чем специализированные научные измерения. Однако большое количество аппаратов позволяет статистически отделять индивидуальные изменения от общих процессов в атмосфере. Такой «барометр» может помочь улучшить прогнозы космической погоды, повысить точность оценки рисков для спутников и изучать реакцию верхних слоёв атмосферы на солнечные бури.
Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда