Сателитите, предназначени да предоставят интернет услуги, сега изпълняват неочаквана втора цел: да помогнат на учените да картографират почти невидимата атмосфера на ръба на Kосмоса.

Изследователи от университета в Киото са използвали орбитални промени от около 1200 сателита Starlink, за да картографират термосферата на Земята, тънка и трудна за наблюдение област от горните слоеве на атмосферата. Техният анализ е довел до първата по рода си томографска карта, разкриваща модели на атмосферна плътност на около 482 километра над Земята.

Въпреки че спътниците в ниска земна орбита пътуват през това, което изглежда като празно пространство, следи от атмосферата остават дори стотици километри над повърхността. Сблъсъците с тези редки частици създават съпротивление, бавно намалявайки скоростта и височината на космическия кораб.

Този ефект става по-интензивен, когато слънчевата активност нагрява и разширява горните слоеве на атмосферата. Геомагнитните бури могат бързо да увеличат атмосферната плътност на височини на спътниците, променяйки прогнозираните орбити и увеличавайки трудността за избягване на сблъсъци.

Следователно, познаването на това как плътността варира в термосферата е важно за проследяване на спътници, прогнозиране на повторни влизания, планиране на маневри и оценка на пътищата на космическите отломки. Въпреки това регионът остава труден за директно наблюдение.

Термосферата се простира от около 100 до 1000 километра над Земята. Повече от 99 процента от горната атмосфера се състои от електрически неутрален газ в този регион. За сравнение, електрически заредените частици на йоносферата представляват по-малко от 1 процент.

Йоносферата може да бъде изучавана чрез нейното влияние върху радиосигналите. Неутралните частици в термосферата оставят много по-слаба сигнатура, така че учените често разчитат на специализирани инструменти, модели или измервания, събрани по траекториите на отделните спътници.

Екипът от университета в Киото вместо това третира съзвездието Starlink като огромна мрежа от движещи се атмосферни сензори.

Докато всеки спътник преминаваше през термосферата, съпротивлението водеше до загуба на малко количество орбитална енергия. Изследователите изчислиха тези промени, използвайки публично достъпни, подробни орбитални записи, известни като ефемеридни данни. След това те приложиха томография, математически метод, използван и за реконструкция на медицински сканирания, за да оценят как атмосферната плътност варира на различни места.

„Това е мултидисциплинарно изследване между космическата наука и космическото инженерство“, казва съответният автор Мамору Ямамото. „Четейки статии от двете изследователски области, осъзнахме, че е необходим по-задълбочен диалог между изследователи от двете области.“

Комбинирането на измервания от стотици спътници позволи на изследователите да създадат двуизмерна карта на плътността по географска ширина и дължина. Повечето по-ранни наблюдения на космически кораби предоставяха данни само по индивидуалния маршрут на спътника, което е подобно на изучаването на ландшафта чрез следване на един-единствен път.

Новият метод предлага по-широка снимка. Резултатите му са в голяма степен съвместими с вариациите на плътността, измерени от спътниците SWARM на Европейската космическа агенция, осигурявайки независима проверка на реконструкцията.

Работата надгражда по-ранно проучване от същия екип, което използва публично достъпни записи от Two-Line Element, или TLE, за да изследва промените в термосферната плътност във времето и надморската височина. Последното изследване добавя хоризонталното измерение, разкривайки как плътността се различава от един географски регион до друг.

Бъдещите версии на системата биха могли потенциално да проследяват термосферната плътност близо до реално време. Такива карти биха могли да подобрят прогнозите за космическото време, да прецизират орбиталните прогнози и да помогнат на операторите да реагират по-ефективно, когато слънчевите бури нарушават горните слоеве на атмосферата.

Снимка: Unsplash

Виж още: Умната джаджа на OpenAI: с камери, ChatGPT, колонка, компактна и - изненада - скъпа