來自維克拉姆·薩拉巴伊太空中心和印度太空科學技術研究所的研究人員分析了 4 年來的軌道記錄，發現太陽活動增強的時期會加速太空碎片重新進入地球大氣層。這項研究發表在《天文學與太空科學前沿》雜誌上，在近 40 年的時間裡追蹤了 17 個空間物體，跨越了連續 4 個太陽週期。這項發現在近地軌道面臨衛星和不活動物體日益擁擠的情況下具有重要意義。
研究人員的分析表明，太陽在清理近地軌道方面發揮的作用比之前認為的更為重要。先前的工作已將軌道衰變與太陽條件的變化聯繫起來，但這項創新研究的重點是碎片的長期行為而不是短期運行。極紫外線輻射 (EUV) 已成為研究中發現最強的效應器。
觀察週期和觀察對象的選擇
研究人員從北美防空司令部 (NORAD) 維護的太空軌道目錄中抽取了 95 個候選天體。在將樣本範圍縮小到適合擴展分析的碎片後，他們選擇了 17 個物體進行詳細監測。其中包括 Explorer 7，它是目錄中最古老的記錄之一，編號為 22。
選擇碎片而不是活躍衛星是經過深思熟慮的。碎片為研究自然軌道衰變提供了更可靠的方法，因為工作中的衛星通常透過機載系統抵消大氣影響。這使得科學家能夠隔離太陽變化對再入過程的直接影響。
太陽週期如何影響軌道
太陽活動週期是太陽活動變化的週期，大約每 11 年從一個最大值發生到下一個最大值。在活躍階段，太陽黑子的數量增加，太陽輻射加劇，擴大了地球的高層大氣。這種膨脹增加了大氣對軌道碎片的阻力。
觀測週期涵蓋了第22、23、24個太陽週期，並達到了第25個週期。研究人員追蹤了每個週期如何影響17個選定天體的軌跡。數據揭示了一個持久的模式：在太陽活動高峰期間，軌道衰變顯著加速。
極紫外線輻射為主要機制
極紫外線輻射（EUV）是加速軌道衰變的主要效應器。儘管人們早已認識到太陽活動對衛星阻力的影響，但其在太空碎片軌道退化中的長期作用仍未被充分探索。這項研究以前所未有的精確度量化了這種關係。
研究人員觀察到，極紫外線輻射加熱了熱層上部，導致大氣層顯著膨脹。這種膨脹增加了碎片的空氣動力阻力，加速了其下落。在分析的 4 個太陽週期中，EUV 輻射峰值與加速再入速率之間的相關性是一致的。
對太空未來的影響
近 40 年來收集的數據為了解軌道碎片的長期動態奠定了堅實的基礎。太空領域的快速擴張和空間碎片數量的指數增長使得了解驅動軌道衰變的因素變得至關重要。商業衛星、舊任務產生的碎片以及軌道碰撞產生的碎片增加了碎片級聯的風險。
研究表明，太陽的影響為近地軌道提供了自然的清潔機制。然而，這個過程取決於太陽週期並且不可控。了解這種關係可以讓航太機構對軌道上碎片的持久性做出更準確的預測。
研究數據和方法
- 17個受監測的空間物體
- 分析週期：近40年
- 分析的太陽週期：22、23、24 和 25
- 資料來源：NORAD 空間軌道目錄
- 已確定的主要機制：極紫外線輻射
- 太陽活動週期間隔：約11年一次