Rosnąca liczba satelitów krążących wokół Ziemi, zwłaszcza dużych konstelacji, takich jak Starlink należący do SpaceX, stoi przed rosnącym zagrożeniem: burzami słonecznymi. Chociaż potencjalne zakłócenia w sieciach komunikacyjnych są oczywiste, niedawne badanie ujawnia bardziej złożoną sytuację: aktywność słoneczna znacząco wpływa na pozycję satelitów, potencjalnie zwiększając ryzyko kolizji i skracając ich żywotność.
Rosnąca liczba satelitów i aktywność Słońca
Starlink, megakonstelacja zaprojektowana w celu zapewnienia globalnego dostępu do Internetu, ma obecnie na orbicie ponad 10 000 satelitów. Chociaż około 1000 satelitów regularnie powraca do atmosfery, już sama skala konstelacji oznacza, że obejmuje ona prawie całą Ziemię. To szerokie rozpowszechnienie sprawia, że Starlink – i inne duże konstelacje – są szczególnie podatne na skutki burz słonecznych.
Burza słoneczna powoduje burzę geomagnetyczną, podczas której występują oscylacje w polu magnetycznym Ziemi w odpowiedzi na emisję naładowanych cząstek i pól magnetycznych ze Słońca. W badaniu prowadzonym przez Enju Kang i jej współpracowników z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine zbadano wpływ burzy słonecznej w maju 2024 r., analizując publicznie dostępne dane ze śledzenia satelitarnego.
Nieoczekiwane zmiany orbity
Naukowcy odkryli, że podczas szczytu burzy satelity Starlink zwrócone w stronę słońca doświadczyły zauważalnego spadku wysokości – nawet o pół kilometra. Spadek ten jest spowodowany rozszerzaniem się atmosfery pod wpływem promieniowania słonecznego, co powoduje zwiększony opór dla satelitów. Efekt ten nie ograniczał się do satelitów skierowanych w stronę słońca; Pod wpływem burzy znacznie ucierpiały także satelity znajdujące się w pobliżu biegunów Ziemi oraz nad Anomalią Południowoatlantycką, gdzie pole magnetyczne jest słabsze.
Co więcej, badanie ujawniło niezwykły efekt kaskadowy: Satelity korzystające z komunikacji laserowej „od widoku do widoku” w celu obsługi sieci Starlink automatycznie kompensują zmiany wysokości sąsiednich satelitów za pomocą pokładowych silników odrzutowych. Powoduje to efekt falowania, gdy satelity dostosowują swoją pozycję, aby utrzymać łączność, co jeszcze bardziej utrudnia przewidywanie ich ruchów.
Zwiększone ryzyko kolizji i zakłóceń systemu komunikacji
To nieoczekiwane zachowanie stwarza poważny problem, ponieważ nieprzewidywalne trajektorie satelitów zwiększają ryzyko kolizji. Oprócz ryzyka kolizji burza z maja 2024 r. spowodowała także raporty o awariach Starlink dla użytkowników, którzy doświadczyli gwałtownego wzrostu liczby „utraconych pakietów” – danych, które nie dotarły do zamierzonego miejsca przeznaczenia.
Problem narastający
Oczekuje się, że sytuacja ulegnie pogorszeniu wraz ze wzrostem liczby satelitów na orbicie. Projekty Kuipera Amazona i kilka chińskich inicjatyw również rozwijają duże konstelacje. W 2022 r. potężna burza słoneczna wyrzuciła z orbity około 40 nowo wystrzelonych satelitów Starlink, a trwające badania sugerują, że zwiększona aktywność słoneczna przyspiesza likwidację niektórych istniejących satelitów.
Nadciągające zagrożenie poważnymi wydarzeniami słonecznymi
Burza z maja 2024 r. była tylko trzy razy słabsza od zdarzenia Carringtona, największej burzy słonecznej odnotowanej w 1859 r. Naukowcy ostrzegają, że podobne – a nawet większe – zdarzenie prawdopodobnie powtórzy się. Dokładny wpływ takiego zdarzenia jest trudny do przewidzenia, ponieważ nasza wiedza na temat „mniejszych burz”, czyli mniejszych zmian w atmosferze ziemskiej, pozostaje ograniczona.
Obecnie modele prognostyczne szacujące krótkoterminowy opór atmosferyczny powodowany aktywnością słoneczną są niewystarczające, twierdzi Scott Schambaugh z Leonid Space. Wraz ze spodziewanym wzrostem liczby satelitów zapotrzebowanie na bardziej zaawansowane narzędzia prognostyczne jest większe niż kiedykolwiek.
Konstelacje takie jak Starlink nieświadomie dostarczają cennych danych, skutecznie działając jako rozległa sieć sond badawczych, dając nam unikalny wgląd w to, jak powstają lokalne zmiany oporu atmosferycznego. — Sangeetha Abdu Jyothi, Uniwersytet Kalifornijski w Irvine
Podsumowując, rosnąca zależność od konstelacji satelitów stwarza nowe problemy związane z ich wrażliwością na aktywność słoneczną. Aby zapewnić długoterminową stabilność i bezpieczeństwo infrastruktury kosmicznej, konieczne będzie udoskonalenie naszych zdolności prognozowania i opracowanie strategii łagodzenia skutków.
