Тысячи аппаратов Starlink помогли учёным составить новую карту разреженных верхних слоёв атмосферы, находящихся на высоте сотен километров над планетой. Кредит: Shutterstock
Наш новостной сайт сообщает о перспективном подходе, который может радикально изменить правила безопасности на перегруженных орбитах. Поскольку вокруг Земли обращается всё больше искусственных объектов – от действующих спутников до обломков, – точное знание атмосферного сопротивления на больших высотах становится решающим фактором для предсказания их движений. Даже на высоте в несколько сотен километров остаточные частицы газа способны заметно замедлять космические аппараты, из-за чего малейшая ошибка в плотности среды оборачивается риском непредвиденного сближения.
Изучаемый слой, называемый термосферой, представляет собой более чем 99% нейтрального газа в верхней атмосфере. Его плотность обычно рассматривается для интервала высот от 100 до 1000 км. Для сравнения, ионосфера, состоящая из ионизированных частиц, занимает менее 1%, но благодаря влиянию на радиоволны она сравнительно легко поддаётся наблюдениям. Термосфера же остаётся крайне труднодоступной для прямых замеров.
Новый способ «увидеть» неуловимые верхние слои атмосферы Земли может помочь сделать все более ограничивающие орбиты более безопасными.
Новый способ наблюдения за термосферой
Сотрудники Киотского университета, осознав нехватку качественных данных, разработали нестандартную методику визуализации этого сложного для исследований региона. «Это междисциплинарное исследование космической науки и космической техники, – отмечает автор-корреспондент Мамору Ямамото. – Листая публикации по смежным вопросам, мы поняли: между специалистами из этих областей нужен гораздо более интенсивный диалог».
Вместо того чтобы запускать новые приборы, учёные обратились к открытым орбитальным сведениям, полученным от группировки Starlink. Применив томографию, обычно ассоциируемую с медицинской диагностикой, они проанализировали, как атмосферное сопротивление постепенно гасит высоту полёта аппаратов. Таким образом команда оценила плотность термосферы примерно по 1200 спутникам, обращающимся на высоте 482 км.
Построение двумерной карты
Собранные данные легли в основу двумерного изображения плотности, охватывающего область размером около 500 км как по горизонтали, так и по вертикали. По словам исследователей, это первый томографический анализ подобного рода. Построенные карты распределения вещества хорошо коррелируют с измерениями европейских аппаратов SWARM, которые фиксируют колебания плотности вдоль своих орбитальных траекторий (спутники принадлежат Европейскому космическому агентству).
Нынешняя работа продолжает более ранний проект той же группы. Тогда для оценки изменений термосферы во времени и на различных высотах применялась базовая орбитальная информация – двухстрочный элемент (TLE) из данных спутников Starlink. Теперь к этому добавилось горизонтальное измерение, показывающее, как плотность меняется по широте и долготе, что раскрывает крупномасштабную пространственную структуру термосферы.
Повышение безопасности на ограничительных орбитах
Полученные результаты имеют непосредственное прикладное значение. Рост численности объектов в околоземном пространстве требует всё более точных предсказаний их движения. Достоверная информация о плотности атмосферы позволит уменьшить опасность столкновений не только между спутниками, но и между спутниками и космическим мусором.
Кроме того, новый метод способен в перспективе обеспечить оперативный мониторинг атмосферной обстановки непосредственно вокруг аппарата практически в реальном времени. Это, в свою очередь, улучшит прогнозирование космической погоды и повысит надёжность работы орбитальных группировок в будущем.