Одиночная солнечная буря может положить конец космическим путешествиям. Вот как.

Карточный домик — замечательное английское словосочетание, которое теперь в первую очередь ассоциируется с политической драмой Netflix. Однако его первоначальное значение относится к фундаментально нестабильной системе.

Это также термин Сара Тиле, первоначально аспирантка Университета Британской Колумбии, а теперь в Принстоне, и ее соавторы использовали для описания нашей нынешней системы мега-созвездия спутников в новой статье, доступной в препринте на arXiv.

У них есть много оснований для использования этого термина. Расчеты показывают, что во всех низкоорбитальных мегасозвездиях сближение двух спутников, определяемое как сближение двух спутников на расстоянии не более 1 километра друг от друга, происходит каждые 22 секунды. Только для Starlink это число составляет один раз каждые 11 минут.

Связано: почти все изображения космического телескопа могут вскоре быть загрязнены, предупреждает НАСА

Другой известный показатель Starlink заключается в том, что в среднем каждый из тысяч спутников должен выполнять 41 маневр в год, чтобы избежать столкновения с другими объектами на своей орбите.

Это может звучать как эффективно спроектированная система, работающая должным образом, но, как вам скажет любой инженер, пограничные случаи – вещи, которые не происходят в типичной среде – являются причиной большинства сбоев системы.

Согласно статье, солнечные бури являются одним из потенциальных крайних случаев для мегасозвездий спутников.

Как правило, солнечная энергия Штормы влияют на работу спутников двояким образом.

Во-первых, они нагревают атмосферу, вызывая увеличение сопротивления, а также неопределенность положения некоторых спутников. Увеличение сопротивления заставляет их использовать больше топлива для поддержания своей орбиты, а также инициировать маневры уклонения, если их путь может пересечь путь другого спутника.

Во время «Гэннонского шторма» в мае 2024 года (который, к сожалению, не назван в честь злодея Зельды), более половины всех спутников на НОО вынуждены израсходовать хотя бы часть своего топлива на эти маневры по изменению положения.

Во-вторых, а возможно, и больше. К сожалению, солнечные бури могут вывести из строя навигационные и коммуникационные системы самих спутников. Это лишит их возможности уклониться от опасности, а в сочетании с повышенным сопротивлением и неопределенностью, вызванными нагретой атмосферой, это может привести к немедленной катастрофе.

Синдром Кесслера — самый известный вариант этой катастрофы, когда облако обломков вокруг Земли делает невозможным для людей запуск чего-либо на орбиту (или за ее пределы) без его уничтожения.

Но для полного развития синдрома Кесслера требуются десятилетия. Чтобы продемонстрировать безотлагательность проблемы, которую могут вызвать эти солнечные бури, авторы придумали новый показатель — Часы реализации столкновений и значительного вреда (CRASH).

Согласно их расчетам, по состоянию на июнь 2025 года, если операторы спутников потеряют способность отправлять команды для маневров уклонения, катастрофическое столкновение произойдет примерно через 2,8 дня.

Сравните это со 121 днем. то, что, по их расчетам, имело место в 2018 году, до эпохи мегасозвездий, и вы можете понять, почему они обеспокоены.

Возможно, еще более тревожно то, что если операторы потеряют контроль хотя бы на 24 часа, существует 30-процентная вероятность катастрофического столкновения, которое может стать зародышем многолетнего процесса синдрома Кесслера.

К сожалению, солнечные бури этого не делают. приходите с большим предостережением; может быть, только день или два максимум. И даже когда они это делают, мы не можем ничего с ними поделать, кроме как попытаться защитить спутники, на которые они могут повлиять.

Но динамическая среда, которую они создают в атмосфере, требует обратной связи и контроля в реальном времени для эффективного управления этими спутниками. Если этот контроль в режиме реального времени выйдет из строя, по мнению газеты, у нас будет всего несколько дней, чтобы восстановить его, прежде чем весь карточный домик рухнет.

Это не пустые предположения. Шторм Ганнона 2024 года был самым сильным за последние десятилетия, но мы уже знаем о более сильном – событии Кэррингтона 1859 года. Это был самый сильный солнечный шторм за всю историю наблюдений, и если бы подобное событие произошло сегодня, оно лишило бы нас возможности контролировать наши спутники гораздо дольше, чем три дня.

По сути, одно событие, прецеденты которого уже имели место в исторической памяти, может уничтожить нашу спутниковую инфраструктуру и оставить нас прикованными к Земле в обозримом будущем. человечества.

Это не похоже на будущее, в котором хотели бы жить читатели этого блога. И хотя существуют компромиссы между использованием технических возможностей, которые дают нам мегасозвездия LEO, и риском, который они представляют для будущих космических усилий, лучше иметь реалистичную оценку этих рисков.

Когда дело доходит до потенциальной потери доступа к космосу на несколько поколений из-за одной особенно сильной солнечной бури, лучше всего, по крайней мере, принять обоснованные решения, и это бумага, безусловно, помогает их создавать.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.