פעילות סולארית אינטנסיבית מאיצה נפילת פסולת חלל עתיקה לכדור הארץ
שברי לוויינים שננטשו מאז שנות ה-60 יורדים לכדור הארץ הרבה יותר מהר כאשר השמש נכנסת לתקופות של פעילות אינטנסיבית. מדענים ניתחו 17 חפצי פסולת במסלול נמוך במשך 36 שנים וזיהו מנגנון שמאיץ את קריסת המסלול: התחממות התרמוספירה גורמת להתפשטות האטמוספירה ומגבירה את הגרר על העצמים. המחקר פורסם בכתב העת Frontiers in Astronomy and Space Sciences וקיבל רלוונטיות קריטית בשנת 2024, במהלך המקסימום הסולארי האחרון, תקופה המסומנת בפליטות שמש גבוהות.
כיצד מחזור השמש משפיע על נפילת פסולת
השמש מתחלפת בין תקופות של רוגע ופעילות אינטנסיבית במחזוריות של כ-11 שנים. במהלך שלבים פעילים, כתמי השמש מתרבים ופליטות השמש מתעצמות, כולל קרינה אולטרה סגולה וחלקיקים טעונים. עליית אנרגיה זו מחממת ישירות את התרמוספירה, השכבה העליונה של האטמוספירה של כדור הארץ המשתרעת בין כ-100 ל-1,000 קילומטרים בגובה.
התרחבות התרמוספירה גורמת לתוצאות מיידיות על עצמים במסלול. זה מגביר את צפיפות האטמוספירה באזורים שבהם לוויינים ופסולת מסתובבים, ויוצר התנגדות גדולה יותר לתנועת שברים. כשהם מאטים, העצמים הללו מאבדים בהדרגה גובה ויורדים מהר יותר לכיוון כדור הארץ, מה שמצמצם משמעותית את זמן השהייה במסלול.
סף המעבר שגילו החוקרים
הצוות עקב אחר 17 פיסות הפסולת בין 600 ל-800 קילומטרים מעל פני כדור הארץ, עצמים המשלימים מסלול כל 90 עד 120 דקות. הם השוו את היסטוריות המסלול עם רשומות שנאספו על ידי מרכז המחקר הגרמני למדעי הגיאוגרפיה, כולל נתוני כתמי שמש ופליטות רדיו סולאריות. הממצא היה מדויק: כאשר פעילות כתמי השמש עלתה על כשני שלישים מעוצמתה המרבית, הריקבון המסלולי גדל באופן משמעותי.
ד”ר עיישה אשרוף, חוקרת במרכז החלל Vikram Sarabhai, אמרה שפסולת החלל סביב כדור הארץ מאבדת גובה הרבה יותר מהר כאשר השמש פעילה יותר. היא הוסיפה כי לראשונה תועדה התנהגות מואצת להפליא כאשר פעילות השמש עולה על רמה מסוימת. החוקרים מצאו כי סף זה אינו קשור לכמות קבועה של קרינת שמש, אלא לקרבה של השמש לשיא פעילותה, כאשר פליטות אולטרה סגול קיצוניות תורמות באופן משמעותי להשפעה הנצפית.
פסולת עתיקה ככלי מדעי ייחודיים
שלא כמו לוויינים פעילים, שברי פסולת אינם משתמשים במערכות הנעה כדי לשמור על הגובה שלהם. זה הופך אותם לאינדיקטורים ייחודיים למדידת ריקבון מסלול טבעי הנגרמת אך ורק מתנאי אטמוספירה. אף אחד מ-17 העצמים המנוטרים לא נכנס שוב לאטמוספירה במהלך 36 שנות התצפית, מה שמאפשר תיעוד רציף של התנהגות המסלול שלהם.
- רקטה ישנה שלבים במסלול
- שברי לוויינים שנהרסו בהתנגשויות
- חללית לא פעילה מאז עשרות שנים
- חלקים מהתנגשויות מסלול קודמות
- נטושים חומרי בדיקה וניסויים
המכונות הנשכחות הללו, שהושקו בשנות ה-60, עדיין תורמות למדע המודרני בכך שהן משמשות כלים יקרי ערך לחקר ההשפעות ארוכות הטווח של פעילות השמש על התרמוספירה והשלכותיה על פעולות החלל העתידיות.
השפעה ישירה על לוויינים מבצעיים ומשימות עתידיות
לממצאים יש השלכות קונקרטיות על מפעילי לוויינים במסלול נמוך סביב כדור הארץ. לוויינים חווים את אותם כוחות גרירה כמו פסולת, כלומר תקופות של פעילות סולארית חזקה דורשות התאמות תכופות יותר כדי לשמור על מסלולים יציבים. דעיכה מהירה יותר של המסלול משפיעה הן על צריכת הדלק והן על משך המשימה הצפוי. לוויינים המשוגרים קרוב לתקופות מקסימליות של השמש עשויים לדרוש מאגרי דלק נוספים כדי לבצע תיקוני מסלול בתדירות גבוהה יותר, המייצגים עלות תפעולית נוספת ועלולה להפחית את אורך החיים של משימות חלל מתוכננות.
תכנון המשימה העתידי חייב לשקול מחזורי שמש כדי לייעל את צריכת הדלק ואת משך החיים של לוויינים. המחקר מחזק את החשיבות של ניטור מתמשך של פעילות השמש והשלכותיה על פעולות מסלול, במיוחד כאשר מסלול נמוך של כדור הארץ הופך עמוס יותר ויותר על ידי לווייני תצפית, מערכות תקשורת וקבוצות אינטרנט כמו Starlink.
