Солнечная буря, произошедшая в мае, стала причиной не только красочных полярных сияний, озаривших ночное небо по всему миру, но и хаоса на орбите. Тысячи спутников были вынуждены одновременно маневрировать, чтобы сохранить высоту в условиях внезапного уплотнения верхних слоёв атмосферы.
Согласно исследованию, спутники и объекты космического мусора на низкой околоземной орбите (области космоса высотой до 2000 километров) опускались к Земле со скоростью 180 метров в день в течение четырёхдневного шторма.
Чтобы компенсировать потерю высоты, тысячи космических аппаратов одновременно начали запускать двигатели, чтобы подняться обратно. Это массовое маневрирование могло привести к опасным ситуациям, поскольку системы предотвращения столкновений не успевали рассчитывать меняющиеся траектории спутников.
Солнечная буря, обрушившаяся на Землю с 7 по 10 мая, достигла интенсивности G5 — наивысшего уровня по пятибалльной шкале, используемой Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) для оценки силы солнечных бурь. Это была самая сильная солнечная буря, обрушившаяся на Землю с 2003 года.
Однако авторы статьи отметили, что окружающая среда вокруг планеты с тех пор сильно изменилась. Если двадцать лет назад на орбите Земли находилось всего несколько сотен спутников, то сегодня их тысячи. Авторы оценивают количество «активных полезных нагрузок на низкой околоземной орбите» в 10 000 объектов.
«Геомагнитная буря в мае 2024 года стала первой крупной бурей, произошедшей в период новой парадигмы в работе спутников на низкой околоземной орбите, в которой доминируют коммерческие малые спутники», — пишут авторы исследования Уильям Паркер и Ричард Линарес из Массачусетского технологического института.
Солнечные бури, вызванные мощными выбросами заряженного газа от Солнца, нарушают магнитное поле Земли. В результате заряженные солнечные частицы проникают глубоко в атмосферу, где взаимодействуют с молекулами воздуха. Эти взаимодействия приводят к появлению северных и южных сияний, но также нагревают атмосферу и заставляют её раздуваться. В результате увеличивается плотность разреженных остаточных газов на высотах, где вращаются спутники. Спутники, борясь с гораздо более плотной средой, начинают терять высоту.
В статье отмечается, что прогнозы космической погоды перед майским штормом не смогли точно предсказать продолжительность и интенсивность события, что сделало прогнозирование столкновений спутников практически невозможным.
«Шторм представлял собой серьёзную проблему для существующей инфраструктуры оценки сближений, поскольку создал большие, непредсказуемые возмущения в траекториях спутников на низкой околоземной орбите. Автоматизированная программа удержания высоты орбиты заставило почти половину всех активных спутников на низкой околоземной орбите одновременно маневрировать в ответ на обрушившийся солнечный шторм. Сочетание количества спутников и их одновременного маневрирования сделало очень сложным определение потенциальных сближений во время шторма и в последующие дни», — пишут авторы.
С другой стороны, шторм помог очистить орбиты Земли от части космического мусора, поскольку вышедшие из строя спутники и обломки по спирали уходили глубже в атмосферу. Авторы подсчитали, что тысячи объектов космического мусора потеряли несколько километров высоты во время шторма.
В ближайшие месяцы можно ожидать более мощных солнечных бурь, поскольку пик текущего 11-летнего солнечного цикла ожидается в конце 2024 — начале 2025 года.