Die wachsende Zahl von Satelliten, die die Erde umkreisen, insbesondere riesige Konstellationen wie Starlink von SpaceX, sind einer wachsenden Bedrohung ausgesetzt: Sonnenstürme. Während die möglichen Störungen der Kommunikationsnetze offensichtlich sind, offenbart eine aktuelle Studie eine komplexere Situation: Die Sonnenaktivität beeinflusst die Satellitenpositionen erheblich, was möglicherweise das Kollisionsrisiko erhöht und sich auf die gesamte Lebensdauer der Satelliten auswirkt.
Die steigende Zahl von Satelliten und Sonnenaktivität
Starlink von SpaceX, eine Megakonstellation zur Bereitstellung eines globalen Internetzugangs, umfasst derzeit über 10.000 im Orbit stationierte Satelliten. Obwohl rund 1.000 Satelliten regelmäßig wieder in die Atmosphäre eintreten, deckt die schiere Größe der Konstellation fast den gesamten Globus ab. Diese weit verbreitete Präsenz macht Starlink – und andere große Konstellationen – sehr anfällig für die Auswirkungen von Sonnenstürmen.
Ein Sonnensturm löst einen geomagnetischen Sturm aus, bei dem als Reaktion auf geladene Teilchen und Magnetfelder der Sonne Schwankungen im Erdmagnetfeld entstehen. Die von Eunju Kang und ihren Kollegen an der University of California, Irvine, durchgeführte Studie untersuchte die Auswirkungen eines Sonnensturms im Mai 2024 durch die Analyse öffentlich verfügbarer Satellitenverfolgungsdaten.
Unerwartete Orbitaländerungen
Die Forscher fanden heraus, dass die der Sonne zugewandten Starlink-Satelliten während des Höhepunkts des Sturms einen spürbaren Höhenabfall erlebten – bis zu einem halben Kilometer. Diese Verringerung wird dadurch verursacht, dass sich die Atmosphäre aufgrund der Sonneneinstrahlung ausdehnt und einen erhöhten Luftwiderstand für die Satelliten erzeugt. Der Effekt war auf diese Satelliten beschränkt; Diejenigen in der Nähe der Erdpole und über der Südatlantikanomalie, wo das Magnetfeld schwächer ist, waren ebenfalls erheblich betroffen.
Darüber hinaus ergab die Studie einen ungewöhnlichen Kaskadeneffekt: Die Satelliten, die zur Aufrechterhaltung des Starlink-Netzwerks auf Laserkommunikation auf Sichtlinie angewiesen sind, gleichen automatisch Höhenänderungen benachbarter Satelliten mithilfe von Triebwerken an Bord aus. Dadurch entsteht ein wellenartiger Effekt, wenn sich die Satelliten anpassen, um die Verbindung aufrechtzuerhalten, was die Vorhersage ihrer Bewegungen noch komplexer macht.
Erhöhte Kollisionsrisiken und Kommunikationsstörungen
Dieses unerwartete Verhalten stellt eine große Herausforderung dar, da unvorhersehbare Satellitenflugbahnen das Risiko von Kollisionen erhöhen. Abgesehen von Kollisionsrisiken verursachte der Sonnensturm im Mai 2024 auch gemeldete Netzwerkausfälle für Starlink-Kunden, wobei die Benutzer einen Anstieg von „Paketverlusten“ erlebten – Daten erreichten ihr beabsichtigtes Ziel nicht.
Ein wachsendes Problem
Es wird erwartet, dass sich die Situation verschlimmert, da die Zahl der Satelliten im Orbit weiter wächst. Amazons Projekt Kuiper und mehrere chinesische Bemühungen entwickeln ebenfalls große Konstellationen. Im Jahr 2022 schleuderte ein starker Sonnensturm rund 40 kürzlich gestartete Starlink-Satelliten aus der Umlaufbahn, und laufende Untersuchungen deuten darauf hin, dass die erhöhte Sonnenaktivität den Untergang einiger bestehender Satelliten beschleunigt.
Die drohende Gefahr großer Sonnenereignisse
Der Sturm im Mai 2024 war nur dreimal schwächer als das Carrington-Ereignis, der größte aufgezeichnete Sonnensturm im Jahr 1859. Wissenschaftler warnen, dass ein Sturm dieser Stärke – oder sogar noch größer – wahrscheinlich erneut auftreten wird. Es ist schwierig, die genauen Auswirkungen eines solchen Ereignisses vorherzusagen, da das Verständnis von „Teilstürmen“, kleineren Variationen in der Erdatmosphäre, nach wie vor begrenzt ist.
Derzeit sind Vorhersagemodelle für den durch Sonnenaktivität verursachten kurzfristigen atmosphärischen Widerstand unzureichend, so Scott Shambaugh von Leonid Space. Angesichts der erwarteten Zunahme der Satellitenzahlen wird der Bedarf an besseren Vorhersagetools wichtiger denn je.
Konstellationen wie Starlink liefern unbeabsichtigt wertvolle Daten und fungieren effektiv als riesiges Netzwerk von Forschungssonden, die uns ein einzigartiges Verständnis darüber vermitteln, wie lokale Schwankungen des Luftwiderstands auftreten. — Sangeetha Abdu Jyothi, University of California, Irvine
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die wachsende Abhängigkeit von Satellitenkonstellationen neue Herausforderungen hinsichtlich ihrer Anfälligkeit für Sonnenaktivität mit sich bringt. Die Verbesserung unserer Vorhersagefähigkeiten und die Entwicklung von Abhilfestrategien werden von entscheidender Bedeutung sein, um die langfristige Nachhaltigkeit und Sicherheit der weltraumgestützten Infrastruktur zu gewährleisten.
