1960 年代以降に放棄された衛星の破片は、太陽が活発な活動期に入ると、はるかに早く地球に降下します。科学者たちは、低軌道にある17個のデブリ天体を36年間にわたって分析し、軌道崩壊を加速するメカニズムを特定した。つまり、熱圏の温暖化が大気膨張を引き起こし、天体にかかる抗力を増大させるというものだ。この研究はジャーナル「Frontiers in Astronomy and Space Sciences」に発表され、2024 年に最も最近の太陽活動極大期、つまり太陽の放出量が多い時期に重要な関連性を獲得しました。
太陽周期がデブリの落下に与える影響
太陽は約 11 年の周期で穏やかな活動と激しい活動を繰り返します。活動期には、黒点が増加し、紫外線や荷電粒子を含む太陽放射が増加します。このエネルギーの増加は、高度約 100 ～ 1,000 キロメートルに広がる地球の大気の上層である熱圏を直接加熱します。
熱圏の膨張は、軌道上の物体に直ちに影響を与えます。衛星や破片が循環する地域の大気密度が増加し、破片の移動に対する抵抗が大きくなります。速度が低下すると、これらの物体は徐々に高度を下げ、より速く地球に向かって降下するため、軌道上で費やす時間が大幅に短縮されます。
研究者によって発見された移行しきい値
研究チームは、地表から600～800キロメートル上空で、90～120分ごとに軌道を一周する17個の破片を追跡した。彼らは、太陽黒点データや太陽電波放射など、ドイツ地球科学研究センターが収集した記録と軌道履歴を比較した。この発見は正確でした。黒点活動が最大強度の約 3 分の 2 を超えると、軌道減衰が大幅に増加しました。
ヴィクラム・サラバイ宇宙センターの研究者アイシャ・アシュラフ博士は、太陽の活動が活発になると、地球の周囲のスペースデブリはより早く高度を失うと述べた。同氏は、太陽活動が一定のレベルを超えると、顕著に加速された挙動が初めて記録されたと付け加えた。研究者らは、この閾値は一定量の日射量に関係しているのではなく、太陽が活動のピークに近づいていることに関係しており、極紫外線放射が観察された影響に大きく寄与していることを発見した。
ユニークな科学機器としての古代の破片
活動中の衛星とは異なり、デブリの破片は高度を維持するために推進システムを使用しません。これにより、大気条件のみによって引き起こされる自然な軌道減衰を測定するためのユニークな指標となります。 36 年間の観測期間中に、監視された 17 個の天体はいずれも大気圏に再突入せず、その軌道挙動を継続的に記録することができました。
- 軌道上の古いロケットステージ
- 衝突で破壊された衛星の破片
- 宇宙船は数十年も活動していない
- 以前の軌道衝突による部品
- 放棄された実験材料と実験
1960 年代に打ち上げられたこれらの忘れ去られた機械は、太陽活動が熱圏に及ぼす長期的な影響や、将来の宇宙運用への影響を研究するための貴重なツールとして、今でも現代科学に貢献しています。
運用中の衛星と将来のミッションへの直接的な影響
この発見は、地球低軌道上の衛星の運用者に具体的な影響を及ぼします。衛星はデブリと同じ抗力を受けるため、太陽活動が活発な時期には安定した軌道を維持するためにより頻繁な調整が必要になります。軌道減衰が速くなると、燃料消費量と予想されるミッション期間の両方に影響します。太陽極大期に近い時期に打ち上げられた衛星は、より頻繁に軌道修正を行うために追加の燃料備蓄が必要になる可能性があり、これは運用コストの増加を意味し、計画されている宇宙ミッションの寿命を短縮する可能性があります。
将来のミッション計画では、燃料消費と衛星の寿命を最適化するために太陽周期を考慮する必要があります。この研究は、特に地球低軌道が観測衛星、通信システム、スターリンクのようなインターネット衛星群によってますます混雑する中、太陽活動とその影響を継続的に監視することの重要性を強調している。
