Исследователи из Космического центра Викрама Сарабая и Индийского института космической науки и технологий проанализировали орбитальные записи за 4 десятилетия и обнаружили, что периоды повышенной солнечной активности ускоряют возвращение космического мусора в атмосферу Земли. В исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, отслеживались 17 космических объектов на протяжении почти 40 лет, охватывающих 4 последовательных солнечных цикла. Открытие актуально в то время, когда на низкой околоземной орбите наблюдается растущая перегруженность спутниками и неактивными объектами.
Анализ исследователей показывает, что Солнце играет более важную роль в очистке низкой околоземной орбиты, чем считалось ранее. Предыдущая работа связывала распад орбиты с изменениями солнечных условий, но это инновационное исследование фокусируется на долгосрочном поведении обломков, а не на коротких периодах работы. Экстремальное ультрафиолетовое излучение (EUV) оказалось самым сильным эффектором, выявленным в исследованиях.
Период наблюдения и выбор объектов
Исследователи начали с 95 объектов-кандидатов, взятых из каталога Space-Track, поддерживаемого Командованием аэрокосмической обороны Северной Америки (NORAD). Сузив выборку до обломков, пригодных для расширенного анализа, они выбрали 17 объектов для детального мониторинга. Среди них был «Эксплорер 7», одна из старейших пластинок в каталоге, обозначенная номером 22.
Выбор мусора вместо активных спутников был осознанным. Обломки предлагают более надежный способ изучения естественного распада орбиты, поскольку работающие спутники часто нейтрализуют атмосферные воздействия с помощью бортовых систем. Это позволило ученым выделить прямое влияние солнечных изменений на процесс входа в атмосферу.
Как солнечные циклы влияют на орбиту
Солнечные циклы — это периоды переменной солнечной активности, которые происходят от одного максимума к другому примерно каждые 11 лет. Во время активных фаз количество солнечных пятен увеличивается, а солнечное излучение усиливается, расширяя верхние слои атмосферы Земли. Это расширение увеличивает сопротивление атмосферы орбитальному мусору.
Период наблюдений охватывал 22, 23, 24 солнечные циклы и достиг 25-го цикла. Исследователи отслеживали, как каждый цикл влиял на траекторию 17 выбранных объектов. Данные выявили устойчивую закономерность: во время пиков солнечной активности распад орбит значительно ускорялся.
Экстремальное ультрафиолетовое излучение как основной механизм
Экстремальное ультрафиолетовое излучение (EUV) оказалось доминирующим эффектором в ускорении орбитального распада. Хотя влияние солнечной активности на сопротивление спутников уже давно признано, ее долгосрочная роль в деградации орбит космического мусора остается недостаточно изученной. Это исследование количественно оценило эту взаимосвязь с беспрецедентной точностью.
Исследователи заметили, что EUV-излучение нагревает верхнюю часть термосферы, что приводит к значительному расширению атмосферы. Это расширение увеличивает аэродинамическое сопротивление обломков, ускоряя их падение. Корреляция между пиками EUV-излучения и ускоренными темпами возвращения в атмосферу была постоянной на протяжении четырех проанализированных солнечных циклов.
Последствия для будущего космоса
Данные, собранные за почти 40 лет, обеспечивают прочную основу для понимания долгосрочной динамики орбитального мусора. Быстрое расширение космического сектора и экспоненциальный рост количества космического мусора сделали необходимым понимание факторов, которые приводят к разрушению орбиты. Коммерческие спутники, фрагменты старых миссий и мусор от орбитальных столкновений увеличивают риск образования каскадов мусора.
Исследование показывает, что солнечное воздействие обеспечивает естественный механизм очистки низкой околоземной орбиты. Однако этот процесс зависит от солнечных циклов и не поддается контролю. Понимание этой взаимосвязи позволяет космическим агентствам делать более точные прогнозы относительно постоянства мусора на орбите.
Данные исследования и методология
- 17 контролируемых космических объектов
- Период анализа: почти 40 лет
- Проанализированы солнечные циклы: 22, 23, 24 и 25.
- Источник данных: Каталог космических треков NORAD.
- Идентифицирован основной механизм: сильное ультрафиолетовое излучение.
- Интервал солнечного цикла: примерно 11 лет каждый.