Чому сонячні геомагнітні бурі знищують супутники, такі як SpaceX Starlink

Сонце перебуває в сплячці, але воно прокидається, і в наступні кілька років може побачити більше супутників, пошкоджених або знищених сонячними бурями, ніж будь-коли раніше.

SpaceX Ілона Маска на цьому тижні відчуває небезпеку цієї сонячної загрози: компанія очікує втратити майже повну кількість інтернет-супутників Starlink після запуску після того, як геомагнітна буря порушила атмосферу Землі і спрямувала близько 40 космічних кораблів до ранньої вогняної загибелі.

Але ці бурі не є рідкістю, пояснили CNBC експерти з космічної погоди, і очікується, що вони лише погіршаться протягом наступних кількох років. Сонце розпочало новий 11-річний сонячний цикл у грудні 2019 року і зараз наростає до «сонячного максимуму», який, як очікується, досягне в 2025 році.

«Причина, чому [сонячні бурі] не були великою проблемою, полягає в тому, що протягом останніх трьох-чотирьох років ми були на тому, що ми називаємо «сонячним мінімумом», — сказала CNBC науковець Aerospace Corp Таміта Сков.

Примітно, що останній сонячний мінімум збігається з величезним сплеском кількості супутників на низькій орбіті Землі. Згідно з аналізом Bryce Tech, за останні чотири роки було запущено близько 4,000 невеликих супутників, причому переважна більшість із них працюють на низьких орбітах.

«Багато з цих комерційних підприємств… не розуміють, наскільки космічна погода може вплинути на супутники, особливо на ці маленькі супутники», – сказав Сков.

Геомагнітна буря виникає від сонячного вітру, що створюється під дією Сонця. Магнітний щит Землі викидає енергію сонячної бурі у верхні шари атмосфери нашої планети і нагріває її.

«Більшості людей це дійсно подобається, і вони навіть не усвідомлюють цього, тому що вони насолоджуються полярним сяйвом», – сказав Сков.

Національне управління океанічних і атмосферних досліджень вимірює геомагнітні бурі за шкалою посилення від G1 до G5. Очікувалося, що шторм, який знищив супутники Starlink минулого тижня, буде G1, який Еріка Палмеріо, науковець з Predictive Science, пояснила, є і незначною, і «досить поширеною», що трапляється до 1,700 разів за 11-річний сонячний цикл. .

«G5 — це екстремальний шторм, а вони набагато рідкісніші. Ми знаходимо близько чотирьох з них за цикл», – сказав Палмеріо.

Палмеріо підкреслив, що шторм G5 є загрозою для таких речей, як електричні мережі або роботи космічних кораблів, але не для людей.

«Ці шторми не загрожують людям на землі», – сказав Палмеріо.

Побічним ефектом стрибка щільності атмосфери є збільшення опору супутникам на низькій орбіті Землі, що може зменшити орбіту космічного корабля - або, у випадку супутників Starlink, призвести до їх повторного входження та згоряння.

Підвищене випромінювання геомагнітних бур також може пошкодити космічний корабель, сказав Палмеріо, горять прилади або детектори на борту.

Сков підкреслив, що супутники Starlink «дуже малі», але мають великі сонячні панелі для живлення, що по суті дає кожному космічному кораблю «масивні» парашути.

«Це був свого роду рецепт катастрофи, коли справа дійшла до перетягування», – сказав Сков. «Деякі з нас у спільноті космічної погоди говорили про те, що супутники Starlink падають з неба протягом багатьох років, тому що ми знали, що це лише питання часу, як тільки наше Сонце знову почне активуватися».

Крім того, за словами Скова, «губчаста» атмосфера Землі означає, що на орбіті не існує певної мінімальної висоти, яка б була безпечною. Нещодавно знищені супутники Starlink були щойно запущені на висоті 210 кілометрів. Це значно нижче 550-кілометрової висоти, на яку піднято решту супутників мережі, але Сков сказав, що на робочій орбіті Starlink все ще існує «потенціал опору».

Сков і Пальмеріо підкреслили, що руйнування через геомагнітні бурі трапляються частіше, ніж прийнято вважати, наводячи приклади з історичних сонячних подій.

«У 1967 році NORAD [Командування аерокосмічної оборони Північної Америки] втратило зв’язок із половиною свого каталогу супутників через сонячну бурю», – сказав Сков – подія, яка мало не призвела до ядерної війни.

Шторми в 1989 році зруйнували електричну мережу в Квебеку, Канада, зупинили торгівлю на фондовій біржі Торонто, спричинили несправність датчика космічного човника Discovery під час польоту і вважають причиною падіння супутника Solar Maximum Mission з орбіти.

«Я лише подряпаю поверхню», — сказав Сков, додавши, що це також постійно впливає на системи GPS та супутникові телефони.

Так звані «бурі на Хеллоуїн 2003 року» спричинили одні з найпотужніших геомагнітних бур, зареєстрованих на сьогоднішній день, за словами Пальмеріо, збільшення радіації спричинило руйнування наукових інструментів у космосі від орбіти Землі до поверхні Марса.

Основна відмінність поточного сонячного циклу від попереднього, пік якого припав на квітень 2014 року, полягає в тому, що на низькій орбіті Землі більше тисячі супутників.

«Це дикий, дикий захід», — сказав Сков.