Астрономът и създател на популярната платформа SpaceWeather Тони Филипс откри неочаквано научно приложение за хилядите спътници в ниска околоземна орбита.

Според него мегасъзвездията от спътници могат да се използват като изключително точен инструмент за проследяване състоянието на земната атмосфера.

Филипс открито посочва, че огромният брой сателити около планетата създава редица сериозни проблеми. Те възпрепятстват оптичните астрономически наблюдения, замърсяват атмосферата с метални частици при изгарянето си и увеличават риска от настъпване на т. нар. Синдром на Кеслер.

Тази ситуация обаче разкрива и неочакван положителен ефект. Орбиталните флотилии се оказват отличен естествен барометър.

Когато Слънцето повиши активността си и започне да излъчва повече радиация, горните слоеве на земната атмосфера се нагряват и разширяват.

Нискоорбиталните спътници ежедневно губят по няколко метра височина заради триенето в разредения въздух, но при раздуването на атмосферата това спирачно въздействие се засилва значително.

Физиката зад орбиталното триене

Космическите сили на САЩ непрекъснато следят изкуствените обекти в орбита и редовно публикуват данни за тяхното движение във формата TLE.

В тези изчисления присъства и ключов математически коефициент на съпротивление, известен като B* (B-star).

Орбиталният модел по подразбиране приема, че атмосферната плътност остава константна величина.

Когато обаче термосферата се разшири, сателитите се забавят по-бързо от очакваното. За да съвпаднат изчисленията с реалните координати, параметърът B* трябва да бъде изкуствено коригиран.

Именно в тази корекция се съдържа точната информация за реалната плътност на въздуха на съответната височина.

Как реагира горната атмосфера

За своите анализи Филипс проследява TLE данните на 1000 апарата Starlink, 107 спътника SuperDoves на Planet Labs, 391 от съзвездието Amazon Kuiper и 651 на Eutelsat OneWeb.

Въпреки че тези мрежи оперират на различни височини, те реагират едновременно на едни и същи слънчеви явления.

Тази взаимовръзка позволява на учените да наблюдават динамичното свиване и разширяване на горните атмосферни слоеве.

Ултравиолетовото лъчение нагрява термосферата, а скоростта на снижение на апаратите се променя с около два дни закъснение спрямо слънчевия радиопоток – точно колкото време е необходимо на въздушните маси да реагират на слънчевото изригване.

Същевременно мощните геомагнитни бури предизвикват далеч по-бързо разширение и резки скокове в съпротивлението.

Спътниците на SpaceX вече бяха използвани за подобни измервания след геомагнитната буря през 2022 г., която доведе до загубата на 40 апарата на компанията.

Приносът на разработката на Филипс е създаването на публичен ежедневен индекс на атмосферната плътност, потвърждаван едновременно от три независими спътникови мрежи. Без за целта да се изстрелват скъпоструващи специализирани научни уреди.