Непредсказуемая солнечная активность приводит к падению спутников на Землю
На прошлой неделе в атмосфере Земли сгорели три крошечных австралийских спутника из космической программы Бинар Университета Кертина. Это всегда должно было случиться. Фактически, Бинар означает «огненный шар» на нунгарском языке коренных народов Перта.
Когда спутник находится на низкой околоземной орбите (2000 км или меньше), его орбита затухает по мере того, как он приближается все ближе и ближе к поверхности и в конечном итоге сгорает.
Но эти кубические спутники (CubeSats), известные как Бинар-2, 3 и 4, вошли в атмосферу гораздо раньше, чем первоначально планировалось. Они продлились всего два месяца – треть ожидаемого. Это значительно сократило драгоценное время для науки и тестирования новых систем.
Причина их безвременного ухода из жизни? Наше Солнце активизировалось, и спутники Бинара — далеко не единственная жертва. Недавняя высокая солнечная активность стала неожиданной головной болью для спутниковых операторов в последние несколько лет, и она только усиливается.
Почему Солнце так активно?
Солнечная активность включает в себя такие явления, как солнечные пятна, солнечные вспышки и солнечный ветер – поток заряженных частиц, который течет к Земле.
Эта активность является результатом постоянно меняющегося магнитного поля Солнца, которое примерно каждые 11 лет полностью меняет свое положение. В середине этого цикла солнечная активность достигает максимума.
Пока этот цикл известен, конкретные солнечную активность сложно предсказать – ее динамика сложна, а прогнозирование солнечной активности находится в зачаточном состоянии.
В последние несколько месяцев показатели солнечной активности были более более чем в полтора раза выше прогнозов для этого момента текущего цикла, обозначенного как 25-й солнечный цикл.
Влияние космической погоды
Под космической погодой понимаются воздействия на окружающую среду, которые возникают за пределами нашей атмосферы (в основном Солнца ). Оно влияет на нас на Земле различными заметными и незаметными способами.
Наиболее очевидным является наличие полярных сияний. За последние несколько месяцев полярные сияния были видны гораздо интенсивнее и ближе к экватору, чем за последние два десятилетия. Это прямой результат повышенной солнечной активности.
Космическая погода и солнечная активность в частности также создает дополнительные проблемы для спутников и спутниковых операторов.
Более высокая солнечная активность означает больше солнечных вспышек и более сильный солнечный ветер – что приводит к увеличению потока заряженных частиц которые могут повредить или вывести из строя электрические компоненты спутников.
Это также означает увеличение ионизирующего излучения, приводящего к более высокая доза для астронавтов и пилотов, а также потенциальные нарушения радиосвязи на большие расстояния.
Но для спутников на низкой околоземной орбите, Самый постоянный эффект солнечной активности заключается в том, что дополнительная энергия поглощается внешней атмосферой, вызывая ее раздувание наружу.
В результате все спутники, находящиеся на расстоянии менее 1000 км от Земли, испытывают значительное увеличение сопротивления атмосферы. Это сила, которая нарушает их орбиту и заставляет их падать на поверхность планеты.
Известные спутники в в этот регион входят Международная космическая станция и созвездие Starlink. У этих спутников есть двигатели для противодействия этому эффекту, но эти поправки могут быть дорогостоящими.
Низкая околоземная орбита также содержит многие университетские спутники, такие как Binar CubeSats. Кубические спутники редко оснащены инструментами, которые могут регулировать высоту, поэтому они полностью зависят от космической погоды.
Программа начал работу со своим первым спутником Бинар-1 в сентябре 2021 года. Это было менее чем через год после начала 25-го солнечного цикла, когда солнечная активность была относительно низкой.
В этих условиях десятисантиметровый спутник-куб стартовал на высоте 420 км и прожил на орбите полных 364 дня.
Последующие миссии программы – Бинар-2, 3 и 4 – представляли собой три спутника CubeSat одинакового размера. Однако ожидалось, что они продлятся примерно шесть месяцев из-за дополнительной площади поверхности за счет новых развертываемых солнечных батарей и прогнозируемого увеличения солнечной активности.
Вместо этого они прожили всего два месяца, прежде чем сгорели. Хотя миссии кубических спутников относительно дешевы, преждевременное завершение миссии всегда будет дорогостоящим. Это еще более справедливо для коммерческих спутников, что подчеркивает необходимость более точного прогнозирования космической погоды.
Хорошо новость в том, что Солнце снова успокоится. Несмотря на нынешнюю неожиданно высокую солнечную активность, она, скорее всего, замедлится к 2026 году и, как ожидается, вернется к солнечному минимуму в 2030 году.
Хотя это не было явной целью миссии, космическая программа Binar теперь наглядно продемонстрировала драматическое влияние солнечной активности на космические операции.
Несмотря на безвременную потерю Бинар-2, 3 и 4 оказались неудачными, уже началась работа над будущими миссиями. Ожидается, что они будут запущены в гораздо более благоприятную космическую погоду.
Кайл МакМаллан, кандидат наук в области аэрокосмической техники, Университет Кертина
Эта статья переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
