Зростаюча кількість супутників, що обертаються навколо Землі, особливо великих сузір’їв, таких як Starlink від SpaceX, стикається зі зростаючою загрозою: сонячними бурями. Хоча можливі збої в комунікаційних мережах очевидні, нещодавнє дослідження виявило більш складну ситуацію: сонячна активність значно впливає на положення супутників, потенційно збільшуючи ризик зіткнень і скорочуючи термін їх служби.
Зростаюча кількість супутників і сонячна активність
Starlink, мега-сузір’я, призначене для забезпечення глобального доступу до Інтернету, наразі має понад 10 000 супутників, розгорнутих на орбіті. Хоча близько 1000 супутників регулярно входять в атмосферу, величезний масштаб сузір’я означає, що воно покриває майже всю Землю. Це широке розповсюдження робить Starlink — та інші великі сузір’я — особливо чутливими до впливу сонячних бур.
Сонячна буря викликає геомагнітну бурю, під час якої відбуваються коливання магнітного поля Землі у відповідь на випромінювання заряджених частинок і магнітних полів від Сонця. Дослідження під керівництвом Енджу Кан та її колег з Каліфорнійського університету в Ірвайні вивчило вплив сонячної бурі в травні 2024 року шляхом аналізу загальнодоступних даних супутникового відстеження.
Несподівані зміни орбіти
Дослідники виявили, що під час піку шторму супутники Starlink, звернені до сонця, зазнали помітного падіння висоти — на півкілометра. Це зменшення викликане розширенням атмосфери під впливом сонячної радіації, що створює підвищений опір для супутників. Цей ефект не обмежувався орієнтованими на сонце супутниками; Під впливом шторму істотно постраждали також супутники, розташовані поблизу полюсів Землі та над південноатлантичною аномалією, де магнітне поле слабше.
- Більше того, дослідження виявило незвичайний каскадний ефект: * Супутники, які покладаються на лазерний зв’язок «вид-вид» для підтримки мережі Starlink, автоматично компенсують зміни висоти сусідніх супутників за допомогою бортових двигунів. Це створює ефект хвилі, оскільки супутники коригують своє положення, щоб підтримувати зв’язок, що ускладнює прогнозування їхніх рухів.
Підвищений ризик зіткнень і збоїв у системі зв’язку
Така несподівана поведінка створює серйозну проблему, оскільки непередбачувані траєкторії супутників збільшують ризик зіткнень. Окрім ризику зіткнень, шторм у травні 2024 року також призвів до повідомлень про збої в роботі Starlink для користувачів, які зазнали сплеску «втрачених пакетів» — даних, які не досягли свого призначення.
Зростаюча проблема
Очікується, що ситуація погіршиться зі збільшенням кількості супутників на орбіті. Проекти Койпера Amazon і кілька китайських ініціатив також розробляють великі сузір’я. У 2022 році потужна сонячна буря збила з орбіти близько 40 нещодавно запущених супутників Starlink, і поточні дослідження показують, що підвищена сонячна активність прискорює виведення з експлуатації деяких існуючих супутників.
Насувається загроза великих сонячних подій
Травневий шторм 2024 року був лише втричі слабкішим за подію Керрінгтона, найбільшу сонячну бурю за всю історію спостережень у 1859 році. Вчені попереджають, що подібна — або навіть більша — подія, швидше за все, повториться. Точний вплив такої події важко передбачити, оскільки наше розуміння «невеликих штормів», менших коливань атмосфери Землі, залишається обмеженим.
*За словами Скотта Шамбо з Leonid Space, на даний момент моделей прогнозу, що оцінюють короткочасний атмосферний опір, спричинений сонячною активністю, недостатньо. З очікуваним збільшенням кількості супутників потреба в більш досконалих інструментах прогнозування більша, ніж будь-коли.
Такі сузір’я, як Starlink, мимоволі надають цінні дані, фактично діючи як велика мережа дослідницьких зондів, що дає нам унікальне розуміння того, як відбуваються місцеві коливання атмосферного опору. — Сангіта Абду Джіоті, Каліфорнійський університет, Ірвайн
Підсумовуючи, зростаюча залежність від сузір’їв супутників створює нові проблеми, пов’язані з їх вразливістю до сонячної активності. Для забезпечення довгострокової стійкості та безпеки космічної інфраструктури необхідно покращити наші можливості прогнозування та розробити стратегії пом’якшення.
