Учёные превратили Starlink в гигантский сканер для верхних слоёв атмосферы Земли

Исследователи Киотского университета описали метод картирования верхних слоёв атмосферы Земли, используя информация приблизительно 1,2 тыс. спутников интернет‑системы Starlink от SpaceX. Учёные смогли реконструировать изменения плотности атмосферы на высоте приблизительно 500 км над поверхностью планеты. Подобный подход может повысить точность слежения за спутниками и снизить растущий риск столкновений на орбитах.

Область вокруг Земли становится всё более переполненной из‑за движения тысяч спутников и обломков космического мусора на низкой приблизительноземной орбите. На высотах в несколько сотен километров следы верхних слоёв атмосферы Земли всё ещё могут оказывать в достаточной степение сопротивление, чтобы замедлять спутники и другие объекты. В таком случае измерения плотности атмосферы на этих высотах важно для прогнозирования движения спутников и снижения риска столкновений.

Более точные измерения плотности термосферы могли бы продвинуть исследования верхних слоёв атмосфер, а также предоставить ценную информацию для космической техники. Учёные разработали новую методику визуализации этой труднодоступной для наблюдения области.

Исследование объединяет космическую науку и космическую инженерию, отметил ведущий автор исследования Мамору Ямамото. Изучив работы из обеих областей, учёные поняли, что необходим более глубокий диалог между исследователями двух этих дисциплин.

Учёные использовали общедоступную информацию об орбитах спутников Starlink и применили томографию к верхним слоям атмосферы Земли. Изучив атмосферное сопротивление, возникающее при постепенном снижении орбит спутников, команда оценила плотность термосферы аппаратов Starlink, находящихся на высоте 482 км.

При помощи этих измерений исследователи создали двухмерный снимок плотности термосферы в зависимости от широты и долготы на высоте приблизительно 500 км. Учёные отметили, что это начальный томографический аналитика такого рода.

Полученные закономерности распределения плотности также показали высокую степень согласованности с наблюдениями, полученными со спутников SWARM Европейского космического агентства, которые анализируют изменения плотности атмосферы вдоль собственных траекторий.

Работа Киотского университета развивает более раннее исследование той же группы учёных. В том исследовании команда оценила, как плотность термосферы изменяется со временем и высотой, используя общие данные TLE, которые получили со спутников Starlink. Новый анализ добавляет ещё одно измерение, изучая изменения плотности горизонтально по широте и долготе, а также раскрывая больше аспектов географической структуры термосферы.

Полученные результаты могут иметь практическое значение, поскольку число объектов на орбите Земли продолжает расти. Более точная данные о плотности атмосферы способна улучшить прогнозирование движения спутников, помогая снизить вероятность столкновений между аппаратами и с космическим мусором.

Технология может предложить измерения плотности атмосферы вокруг спутников в режиме, близкому к реальному времени. Подобный мониторинг позволит улучшить прогнозирование космической погоды и способствовать более безопасной и надёжной работе спутников в будущем.