Het toenemende aantal satellieten die in een baan om de aarde draaien, met name enorme sterrenbeelden zoals Starlink van SpaceX, worden geconfronteerd met een groeiende dreiging: zonnestormen. Hoewel de potentiële verstoringen van communicatienetwerken duidelijk zijn, brengt een recent onderzoek een complexere situatie aan het licht: zonneactiviteit heeft een aanzienlijke invloed op de posities van satellieten, waardoor het risico op botsingen mogelijk toeneemt en de algehele levensduur van satellieten wordt beïnvloed.
Het stijgende aantal satellieten en zonneactiviteit
SpaceX’s Starlink, een megaconstellatie die is ontworpen om wereldwijde internettoegang te bieden, omvat momenteel meer dan 10.000 satellieten die in een baan om de aarde worden ingezet. Hoewel ongeveer 1.000 satellieten regelmatig opnieuw de atmosfeer binnenkomen, betekent de enorme omvang van het sterrenbeeld dat het bijna de hele aardbol bestrijkt. Deze wijdverspreide aanwezigheid maakt Starlink – en andere grote sterrenbeelden – zeer gevoelig voor de gevolgen van zonnestormen.
Een zonnestorm veroorzaakt een geomagnetische storm, waarbij schommelingen in het magnetische veld van de aarde ontstaan als reactie op geladen deeltjes en magnetische velden van de zon. De studie, uitgevoerd door Eunju Kang en haar collega’s aan de Universiteit van Californië, Irvine, onderzocht de impact van een zonnestorm in mei 2024 door openbaar beschikbare satellietvolggegevens te analyseren.
Onverwachte orbitale veranderingen
De onderzoekers ontdekten dat Starlink-satellieten die naar de zon gericht waren tijdens het hoogtepunt van de storm een merkbare hoogtedaling ervoeren – maar liefst een halve kilometer. Deze vermindering wordt veroorzaakt doordat de atmosfeer uitzet als gevolg van zonnestraling, waardoor er een grotere weerstand op de satellieten ontstaat. Het effect bleef beperkt tot die satellieten; die nabij de polen van de aarde en boven de Zuid-Atlantische Anomalie, waar het magnetische veld zwakker is, werden ook aanzienlijk getroffen.
Bovendien bracht het onderzoek een ongewoon cascade-effect aan het licht: De satellieten, die afhankelijk zijn van lasercommunicatie via gezichtslijn om het Starlink-netwerk in stand te houden, compenseren automatisch hoogteveranderingen in naburige satellieten met behulp van ingebouwde stuwraketten. Dit creëert een golfachtig effect wanneer satellieten zich aanpassen om de verbinding te behouden, wat het voorspellen van hun bewegingen nog complexer maakt.
Verhoogd risico op botsingen en verstoringen van de communicatie
Dit onverwachte gedrag vormt een aanzienlijke uitdaging, omdat onvoorspelbare satellietbanen het risico op botsingen vergroten. Naast het risico op aanvaringen veroorzaakte de zonnestorm van mei 2024 ook gerapporteerde netwerkstoringen voor Starlink-klanten, waarbij gebruikers een piek in het “pakketverlies” ervoeren – gegevens bereikten de beoogde bestemming niet.
Een groeiend probleem
De situatie zal naar verwachting verslechteren naarmate het aantal satellieten in een baan om de aarde blijft groeien. Amazon’s Project Kuiper en verschillende Chinese inspanningen ontwikkelen ook grote constellaties. In 2022 sloeg een krachtige zonnestorm ongeveer veertig onlangs gelanceerde Starlink-satellieten uit hun baan, en lopend onderzoek wijst uit dat de toegenomen zonneactiviteit de ondergang van sommige bestaande satellieten versnelt.
De dreigende dreiging van grote zonne-evenementen
De storm van mei 2024 was slechts drie keer zwakker dan de Carrington Event, de grootste geregistreerde zonnestorm in 1859. Wetenschappers waarschuwen dat een storm van die omvang – of zelfs groter – waarschijnlijk opnieuw zal voorkomen. Het voorspellen van de precieze impact van een dergelijke gebeurtenis is moeilijk, omdat het begrip van ‘substormen’, kleinere variaties in de atmosfeer van de aarde, beperkt blijft.
Momenteel zijn voorspellende modellen voor atmosferische weerstand op korte termijn veroorzaakt door zonneactiviteit ontoereikend, aldus Scott Shambaugh van Leonid Space. Met de verwachte toename van het aantal satellieten wordt de behoefte aan betere voorspellingsinstrumenten belangrijker dan ooit.
Sterrenbeelden zoals Starlink leveren onbedoeld waardevolle gegevens op en fungeren feitelijk als een uitgebreid netwerk van onderzoekssondes, waardoor we een uniek inzicht krijgen in hoe lokale variaties in de atmosferische weerstand optreden. – Sangeetha Abdu Jyothi, Universiteit van Californië, Irvine
Concluderend brengt de groeiende afhankelijkheid van satellietconstellaties nieuwe uitdagingen met zich mee met betrekking tot hun kwetsbaarheid voor zonneactiviteit. Het verbeteren van onze voorspellende capaciteiten en het ontwikkelen van mitigatiestrategieën zullen essentieel zijn voor het waarborgen van de duurzaamheid en veiligheid op de lange termijn van in de ruimte gestationeerde infrastructuur.
