Сонячна погода змушує супутники сходити з орбіт, і далі буде лише гірше – вчені

Наприкінці 2021 року оператори скупчення супутників Swarm Європейського космічного агентства (ESA) помітили щось дивне: апарати, які вимірюють магнітне поле Землі, почали занурюватися в атмосферу з неймовірно високою швидкістю до 10 разів швидше, ніж раніше. Ці зміни співпали з початком нового сонячного циклу і експерти побоюються, що наступні кілька років будуть дуже складними для космічних апаратів, повідомляє Space.com.

«Протягом останніх п'яти-шести років супутники тонули приблизно на два з половиною кілометри на рік. Але з грудня минулого року вони практично пірнають. Швидкість занурення з грудня до квітня становить 20 кілометрів на рік», - заявила Аня Стромме, керівник місії Swarm.

ВАС ЗАЦІКАВИТЬ

На Сонці зафіксували потужний «довгограючий» спалах

Супутники, що обертаються на близькій до Землі орбіті, завжди стикаються з опором атмосфери, яка уповільнює космічний апарат та змушує його падати назад на планету. Зазвичай супутники не переживають повторний вхід у атмосферу і згоряють у ній. Цей опір атмосфери змушує диспетчерів Міжнародної космічної станції виконувати регулярні маневри, щоб зберігати орбіту станції на рівні 400 км над Землею.

Вченим відомо, що інтенсивність такого опору залежить від сонячної активності – кількості сонячного вітру, що походить від Сонця, яка змінюється залежно від фази сонячного циклу. Останній цикл, який завершився у грудні 2019 року, був досить спокійним, з меншою, ніж зазвичай, кількістю сонячних плям та тривалим мінімумом активності.

Але минулої осені зірка почала прокидатися, викидаючи все більше сонячного вітру і породжуючи більше плям, спалахів і викидів корональної маси. І верхні шари атмосфери Землі вже відчувають на собі наслідки цього.

«У верхніх шарах атмосфери, де вона взаємодіє з сонячним вітром, відбувається багато складної фізики, яку ми досі не до кінця розуміємо. Ми знаємо, що ця взаємодія викликає підйом атмосфери. Це означає, що більш щільне повітря зміщується на більші висоти», - сказала Стромме.

Більш щільне повітря означає більш високий опір для супутників. Незважаючи на те, що щільність ще неймовірно низька на висоті близько 400 кілометрів над Землею, її підвищення достатньо для того, щоб фактично змусити впасти деякі супутники, що знаходяться на низьких орбітах.

«Це майже як тікати проти вітру. Це складніше, це опір — тому супутники сповільнюються, а коли вони сповільнюються, тонуть», - додала Стромме.

Угруповання Swarm, запущене в 2013 році, складається з трьох супутників, два з яких обертаються навколо Землі на висоті 430 кілометрів, приблизно за 30 кілометрів над МКС. Третій супутник Swarm обертається навколо планети трохи вище – на висоті близько 515 км над землею. За словами Стромм, два низькоорбітальні космічні кораблі постраждали від дії Сонця більше, ніж більш високий супутник.

Ситуація з двома нижніми стала настільки небезпечною, що до травня операторам довелося почати піднімати супутники за допомогою бортових двигунів, щоб урятувати їх.

Угруповання Swarm – не єдине, яке постраждало від погіршення сонячної погоди. Компанія SpaceX втратила 40 супутників Starlink, по яких вдарила магнітна буря одразу після запуску. За таких бур супутники падають на нижчі орбіти. Що нижче орбіта супутника, коли починається буря, то вище ризик того, що супутник не зможе відновитися.

Супутники Starlink знаходяться на орбіті близько 550 кілометрів, що набагато вище за небезпечну зону, але відразу після запуску вони знаходяться набагато нижче, на висоті близько 350 кілометрів над Землею, а потім піднімаються. У SpaceX вважають, що такий підхід має переваги, оскільки якщо якийсь супутник виявиться несправним, він швидко згорить в атмосфері, а не перетвориться на новий фрагмент космічного сміття. Але за космічної погоди, що погіршується, такі супутники буду вразливими до нових спалахів.

За словами Стромме, усі супутники на орбіті в межах 400 кілометрів будуть під загрозою. Це стосується й МКС. За збігом обставин, розпал нової космічної революції припав на мінімум сонячної активності, більшість супутників переживають свій перший сонячний максимум. Що важливіше, зараз Сонце поводиться більш агресивно, ніж пророкували моделі, з великою кількістю сонячних плям, корональних викидів маси та потоків сонячного вітру, які вдаряються в нашу планету.

Водночас деякі експерти бачать і позитивні моменти у цьому. Вони вважають, що збільшення сонячної активності допоможе очистити орбіту Землі від космічного сміття.

Нагадаємо, 25 квітня на Сонці стався подвійний спалах. Він призвів до короткострокового відключення радіозв'язку над Азією та Австралією.