Відкриття зробили там, де його не чекали
Дослідники з Кіотського університету використали дані про орбітальні зміни близько 1200 апаратів компанії SpaceX, щоб нанести на карту термосферу. Як повідомляє SciTechDaily з посиланням на публікацію в науковому журналі Earth, Planets and Space, аналіз дозволив створити першу у своєму роді томографічну карту. Вона розкриває закономірності щільності атмосфери на висоті приблизно 482 кілометри над Землею.
Термосфера – це шар верхньої атмосфери, який простягається на висоті від 100 до 1000 кілометрів над поверхнею планети. Понад 99 відсотків цього середовища складається з електрично нейтрального газу. Для порівняння, на електрично заряджені частинки іоносфери припадає менше 1 відсотка, і їх можна вивчати за допомогою радіосигналів, тоді як нейтральні частинки залишають набагато слабший слід.
Хоча супутники на низькій навколоземній орбіті рухаються у нібито порожньому просторі, там залишаються сліди атмосфери. Зіткнення з цими розрідженими частинками створює аеродинамічний опір, який повільно зменшує швидкість і висоту космічного корабля.
Цей ефект стає інтенсивнішим, коли сонячна активність нагріває та розширює верхні шари атмосфери. Геомагнітні бурі можуть швидко збільшити щільність на висотах польоту супутників, змінюючи їхні прогнозовані орбіти та ускладнюючи уникнення зіткнень.
Як орбітальний опір перетворили на дані
Команда Кіотського університету вирішила використати сузір'я Starlink як гігантську мережу рухомих атмосферних датчиків. Коли кожен супутник проходив через термосферу, опір змушував його втрачати невелику кількість орбітальної енергії.
Вчені розрахували ці зміни, використовуючи загальнодоступні детальні орбітальні записи, відомі як дані ефемерид. Потім вони застосували томографію – математичний метод, який зазвичай використовується для реконструкції медичних сканувань, наприклад, МРТ або КТ, – щоб оцінити, як щільність атмосфери змінюється в різних місцях.
Об'єднання вимірювань із сотень супутників дозволило дослідникам створити двовимірну карту щільності за широтою та довготою. Більшість попередніх спостережень давала показники лише вздовж індивідуального маршруту супутника, що схоже на вивчення ландшафту під час руху однією дорогою.
Новий метод пропонує ширший знімок, а його результати виявилися дуже узгодженими з варіаціями щільності, виміряними супутниками SWARM Європейського космічного агентства.
Що це нам дає
Ця робота розширює попереднє дослідження тієї ж команди, яке використовувало загальнодоступні записи TLE (Two-Line Element) для вивчення змін щільності термосфери з часом і висотою.
Останнє дослідження, підтримане Японським товариством сприяння науці, додає горизонтальний вимір, показуючи, як щільність відрізняється в різних географічних регіонах.
У майбутньому такі системи зможуть відстежувати щільність термосфери майже в реальному часі. Це суттєво покращить прогнози космічної погоди, уточнить орбітальні розрахунки та допоможе операторам ефективніше реагувати, коли сонячні бурі збурюють верхні шари атмосфери.