นักวิจัยจากศูนย์อวกาศวิคราม สารภัย และสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอวกาศแห่งอินเดีย วิเคราะห์บันทึกการโคจรรอบ 4 ทศวรรษ และพบว่าช่วงที่มีกิจกรรมสุริยะเพิ่มขึ้นจะเร่งให้เศษอวกาศกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Astronomy and Space Sciences โดยติดตามวัตถุอวกาศ 17 ชิ้นตลอดระยะเวลาเกือบ 40 ปี ซึ่งครอบคลุมรอบสุริยะ 4 รอบติดต่อกัน การค้นพบนี้มีความเกี่ยวข้องในช่วงเวลาที่วงโคจรโลกต่ำเผชิญกับความแออัดที่เพิ่มขึ้นจากดาวเทียมและวัตถุที่ไม่ได้ใช้งาน
การวิเคราะห์ของนักวิจัยระบุว่าดวงอาทิตย์มีบทบาทสำคัญในการทำความสะอาดวงโคจรโลกต่ำมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ งานก่อนหน้านี้ได้เชื่อมโยงการสลายตัวของวงโคจรกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพสุริยะ แต่การศึกษาเชิงนวัตกรรมนี้มุ่งเน้นไปที่พฤติกรรมระยะยาวของเศษซากมากกว่าการดำเนินการในระยะเวลาสั้น ๆ รังสีอัลตราไวโอเลตระดับรุนแรง (EUV) กลายเป็นเอฟเฟกต์ที่รุนแรงที่สุดที่ระบุในการวิจัย
ระยะเวลาสังเกตและการเลือกวัตถุ
นักวิจัยเริ่มต้นด้วยวัตถุผู้สมัคร 95 ชิ้นที่ดึงมาจากแค็ตตาล็อก Space-Track ซึ่งดูแลโดยกองบัญชาการป้องกันการบินและอวกาศอเมริกาเหนือ (NORAD) หลังจากจำกัดตัวอย่างให้เหลือเศษที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์แบบขยายแล้ว พวกเขาได้เลือกวัตถุ 17 ชิ้นเพื่อการตรวจสอบโดยละเอียด หนึ่งในนั้นคือ Explorer 7 ซึ่งเป็นหนึ่งในบันทึกที่เก่าแก่ที่สุดในแค็ตตาล็อก ซึ่งระบุด้วยหมายเลข 22
การเลือกเศษซากเหนือดาวเทียมที่ใช้งานอยู่นั้นเป็นการตัดสินใจโดยเจตนา เศษซากนำเสนอวิธีที่เชื่อถือได้มากขึ้นในการศึกษาการสลายตัวของวงโคจรตามธรรมชาติ เนื่องจากดาวเทียมที่ทำงานมักจะปรับสมดุลผลกระทบทางบรรยากาศผ่านระบบบนเครื่องบิน สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกอิทธิพลโดยตรงของการแปรผันของแสงอาทิตย์ที่มีต่อกระบวนการกลับเข้ามาใหม่ได้
วัฏจักรสุริยะส่งผลต่อวงโคจรอย่างไร
วัฏจักรสุริยะคือช่วงของกิจกรรมสุริยะแบบแปรผันที่เกิดขึ้นจากสูงสุดหนึ่งไปยังอีกประมาณทุกๆ 11 ปี ในระหว่างช่วงที่มีกัมมันตภาพรังสี จำนวนจุดบนดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นและการปล่อยแสงอาทิตย์จะรุนแรงขึ้น ส่งผลให้ชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกขยายตัวมากขึ้น การขยายตัวนี้จะเพิ่มการลากในบรรยากาศต่อเศษซากในวงโคจร
ระยะเวลาสังเกตการณ์ครอบคลุมวัฏจักรสุริยะที่ 22, 23, 24 และถึงวัฏจักรที่ 25 นักวิจัยติดตามว่าแต่ละวัฏจักรมีอิทธิพลต่อวิถีโคจรของวัตถุที่เลือก 17 ชิ้นอย่างไร ข้อมูลเผยให้เห็นรูปแบบที่คงอยู่: ในช่วงพีคของกิจกรรมสุริยะ การสลายตัวของวงโคจรจะเร่งขึ้นอย่างมาก
รังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงเป็นกลไกหลัก
รังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง (EUV) โดดเด่นในฐานะเอฟเฟกต์ที่โดดเด่นในการเร่งการสลายตัวของวงโคจร แม้ว่าอิทธิพลของกิจกรรมสุริยะต่อการลากของดาวเทียมได้รับการยอมรับมานานแล้ว แต่บทบาทระยะยาวของมันในการย่อยสลายเศษซากอวกาศในวงโคจรยังคงไม่เพียงพอ การศึกษานี้วัดความสัมพันธ์นี้เชิงปริมาณด้วยความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่ารังสี EUV ทำให้เทอร์โมสเฟียร์ส่วนบนร้อนขึ้น ส่งผลให้ชั้นบรรยากาศขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญ การขยายตัวนี้จะเพิ่มการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์บนเศษซาก และเร่งการร่วงหล่น ความสัมพันธ์ระหว่างจุดสูงสุดของรังสี EUV และอัตราการกลับเข้ามาใหม่แบบเร่งมีความสอดคล้องกันตลอดวัฏจักรสุริยะทั้ง 4 รอบที่วิเคราะห์
ผลกระทบต่ออนาคตของอวกาศ
ข้อมูลที่รวบรวมมาเกือบ 40 ปีเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการทำความเข้าใจพลวัตในระยะยาวของเศษซากในวงโคจร การขยายตัวอย่างรวดเร็วของภาคอวกาศและการเติบโตแบบทวีคูณของประชากรเศษอวกาศทำให้จำเป็นต้องเข้าใจปัจจัยที่ผลักดันการสลายตัวของวงโคจร ดาวเทียมเชิงพาณิชย์ เศษชิ้นส่วนจากภารกิจเก่า และเศษซากจากการชนกันของวงโคจรเพิ่มความเสี่ยงที่เศษซากจะลดหลั่นกัน
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าอิทธิพลของแสงอาทิตย์ทำให้เกิดกลไกการทำความสะอาดตามธรรมชาติสำหรับวงโคจรโลกระดับต่ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับวัฏจักรสุริยะและไม่สามารถควบคุมได้ การทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้ทำให้หน่วยงานอวกาศสามารถคาดการณ์ความคงอยู่ของเศษซากในวงโคจรได้แม่นยำมากขึ้น
ศึกษาข้อมูลและวิธีการ
- วัตถุอวกาศ 17 ชิ้นที่ถูกตรวจสอบ
- ระยะเวลาการวิเคราะห์: เกือบ 40 ปี
- วิเคราะห์วัฏจักรสุริยะ: 22, 23, 24 และ 25
- แหล่งข้อมูล: แคตตาล็อก NORAD Space-Track
- กลไกหลักที่ระบุ: รังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง
- ช่วงของวัฏจักรสุริยะ: ครั้งละประมาณ 11 ปี