Околностите на Земята стават все по-пренаселени: хиляди спътници и фрагменти от космически отпадъци се намират в ниска околоземна орбита. По-високо, на височини от няколкостотин километра остатъците от горната атмосфера на Земята все още могат да създадат достатъчно съпротивление, за да забавят спътниците. Ето защо точното измерване на плътността на атмосферата на тези височини е важно за прогнозиране на движението на спътниците и намаляване на риска от сблъсъци.
Над 99% от горната атмосфера се състои от електрически неутрален газ, известен като термосфера. Терминът „плътност на термосферата“ се отнася до плътността на тази неутрална атмосфера на височина от 100 до 1000 километра над повърхността на Земята. За сравнение, йонизираният газ на йоносферата съставлява по-малко от 1% от атмосферата. Тъй като йонизираният газ влияе върху разпространението на радиовълните, йоносферата се наблюдава сравнително лесно. Измерването на условията в термосферата е много по-сложно.
Нов метод за наблюдение на термосфератаПо-точните измервания на плътността на термосферата биха могли да допринесат за напредъка в изследванията на горната атмосфера, както и да предоставят ценна информация за космическото инженерство. Водени от тези две нужди, изследователи от Университета в Киото (Япония) разработиха нов метод за визуализация на тази труднодостъпна за наблюдение област.
Изследователите използваха общодостъпна орбитална информация от спътниците Starlink и приложиха томография (техника, която обикновено се свързва с медицинската визуализация) към горните слоеве на земната атмосфера. Като изследваха атмосферното съпротивление чрез постепенното понижаване на орбитите на спътниците, екипът оцени плътността на термосферата около приблизително 1200 спътника, летящи на височина 482 километра.
Създаване на двуизмерна карта на атмосферата
Използвайки тези измервания, изследователите създадоха двуизмерна карта на плътността на термосферата в координати на ширина и дължина на височина от около 500 километра. Според екипа това е първият томографски анализ от този вид. Получените изображения на плътността също показаха висока съгласуваност с наблюденията на спътниците SWARM на Европейската космическа агенция, които измерват промените в плътността на атмосферата по протежение на своите орбитални траектории.
Изследването разширява по-ранно проучване на същия екип. В това проучване учените оцениха как плътността на термосферата се променя с времето и височината, като използваха обща орбитална информация, наречена „Two-Line Element“ (TLE) от спътниците на Starlink. Новият анализ добавя още едно измерение, като изследва как плътността се променя хоризонтално в зависимост от географската ширина и дължина, разкривайки повече за географската структура на термосферата.
Повишаване на безопасността на пренаселените орбитиРезултатите могат да имат практическа полза, тъй като броят на обектите в околоземна орбита продължава да нараства. По-точната информация за плътността на атмосферата може да подобри прогнозирането на движението на спътниците, като спомогне за намаляване на вероятността от сблъсъци между спътници, както и между спътници и космически отпадъци. Методът може също така в бъдеще да поддържа измервания на плътността на атмосферата около спътниците, близки до реално време. Такъв мониторинг би могъл да подобри прогнозирането на космическото време и да допринесе за по-безопасна и надеждна експлоатация на спътниците в бъдеще.