Ученые обнаружили, что когда освещенность земной орбиты Солнцем достигает своего пика, это притормаживает находящиеся на ней объекты. В частности, этот эффект заставляет космический мусор, который кружит вокруг нашей планеты, падать на нее быстрее.
Связь солнечной активности с количеством падающих обломков
Низкая околоземная орбита (LEO) на высоте от 400 до 2000 км идеально подходит для спутников съемки и наблюдения, а также для интернет-мегасозвездий, таких как Starlink. К сожалению, сегодня она также переполнена мусором, таким как обломки старых спутников и ступени ракет, и это становится угрозой для новых космических запусков.
Например, даже одно столкновение может вызвать цепную реакцию. Поскольку миссии по улавливанию космического мусора с помощью роботов еще находятся на начальной стадии, сегодня ученые сосредотачиваются преимущественно на более точном отслеживании обломков, чтобы определить наиболее опасные объекты для будущего удаления.
«Здесь мы показываем, что космический мусор вокруг Земли теряет высоту гораздо быстрее, когда Солнце более активно, — сказала Аиша М. Ашруф, ученый и инженер Лаборатории космической физики Космического центра Викрама Сарабхая в Тируванантапураме, Индия, и ответственный автор нового исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences. —Впервые мы обнаружили, что когда солнечная активность превышает определенный уровень, утрата высоты происходит заметно быстрее. Ожидается, что это наблюдение станет ключевым для планирования стабильных космических операций в будущем».
Колебания плотности термосферы
У Солнца наблюдается 11-летний цикл активных и спокойных фаз, который коррелирует с количеством солнечных пятен, что приводит к изменениям интенсивности излучения. Когда интенсивность этого излучения достигает пика, как это произошло недавно в конце 2024 года, солнечное излучение нагревает и расширяет термосферу Земли (расположенную на высоте примерно от 100 до 1000 км, с температурой от 500 до 2500 °C). Это, в свою очередь, повышает плотность атмосферы вокруг объектов на орбите (на высоте от 350 до 36 000 км) и увеличивает сопротивление или «тягу» на них, тем самым замедляя их и заставляя падать быстрее.
Аиша и ее коллеги из того же института проследили историческую траекторию 17 объектов космического мусора на низкой околоземной орбите (LEO) в течение 36-летнего периода, начиная с 1960-х годов, во время 22-го — 24-го солнечных циклов. Эти объекты вращаются вокруг Земли каждые 90–120 минут на высоте от 600 до 800 км и еще не вошли в атмосферу, где они сгорят.
Поскольку космический мусор не выполняет активных маневров для поддержания орбиты, как это делают спутники, изменения скорости его падения («затухание орбиты») зависят исключительно от колебаний плотности термосферы. «Это делает космический мусор отличным инструментом для отслеживания долгосрочного воздействия солнечной активности на аэродинамическое сопротивление», — пишут авторы.
Ученые связали траектории с долгосрочными данными Немецкого исследовательского центра геонаук в Потсдаме, которые отслеживают количество солнечных пятен и ежедневные изменения в радио- и экстремально ультрафиолетовом (EUV) излучении Солнца.
Планирование космических миссий
Результаты показали, что когда количество солнечных пятен превышает две трети от максимального значения, космический мусор пересекает «переходную границу» — порог, за которым он начинает падать гораздо быстрее. Этот порог, похоже, не связан с фиксированным значением солнечного излучения, а скорее с тем, насколько Солнце приближается к пику своей активности. Около этой точки наша звезда производит более интенсивное экстремальное ультрафиолетовое излучение, что может быть обусловлено изменениями в солнечных процессах, которые усиливаются вблизи пика.
Авторы подчеркивают, что их результаты, как ожидается, помогут ученым-космологам лучше планировать траектории движения спутников, избегая столкновений с космическим мусором.
«Наши результаты свидетельствуют о том, что когда солнечная активность превышает определенные уровни, спутники — так же, как и космический мусор — скорее теряют высоту, из-за чего нужно чаще корректировать их орбиту. Это напрямую влияет на продолжительность пребывания спутников на орбите и количество необходимого топлива, особенно для миссий, запущенных в период, близкий к солнечному максимуму», — пояснила Ашруф.
По материалам phys.org
