Lo spazio attorno alla Terra sta diventando decisamente affollato, con migliaia di satelliti e detriti che sfrecciano in orbita terrestre bassa. Lassù, a qualche centinaio di chilometri, i residui sottili della nostra atmosfera riescono comunque a trascinare i satelliti, rallentandoli. Quindi, misurare la densità atmosferica lassù è cruciale per prevedere le traiettorie dei satelliti ed evitare tamponamenti cosmici.

A quanto pare, più del 99 percento dell'alta atmosfera è gas elettricamente neutro, noto come termosfera. È lo strato tra circa 100 e 1.000 chilometri di altitudine. La ionosfera, con il suo gas ionizzato, è meno dell'1 percento, ma è una spaccona perché interferisce con le onde radio, rendendola facile da osservare. La termosfera, d'altra parte, è una timida e difficile da misurare.

Migliori misurazioni della densità termosferica potrebbero aiutare sia la ricerca sull'alta atmosfera che l'ingegneria spaziale. Così, i ricercatori dell'Università di Kyoto hanno deciso di provarci. "Questo è uno studio multidisciplinare tra scienza spaziale e ingegneria spaziale", dice l'autore corrispondente Mamoru Yamamoto. "Leggendo articoli di entrambi i campi di ricerca, ci siamo resi conto che è necessario un dialogo più profondo tra i ricercatori di entrambi i campi." Perché, chiaramente, la termosfera non è l'unica cosa che ha bisogno di superare i confini.

Il team ha utilizzato dati orbitali pubblicamente disponibili dei satelliti Starlink e ha applicato la tomografia - lo stesso trucco usato in imaging medico - all'alta atmosfera. Osservando come la resistenza atmosferica ha lentamente degradato le orbite, hanno stimato la densità termosferica attorno a circa 1.200 satelliti che volano a 482 chilometri di altitudine.

Costruire una mappa atmosferica bidimensionale: Usando quelle misurazioni, hanno preparato un'istantanea bidimensionale latitudine-longitudine della densità termosferica a circa 500 chilometri. Affermano che è la prima analisi tomografica del genere. I modelli di densità corrispondevano bene alle osservazioni dei satelliti SWARM dell'Agenzia Spaziale Europea, che misurano i cambiamenti di densità lungo le loro orbite.

Questo si basa sul loro lavoro precedente, in cui hanno stimato come la densità termosferica cambiava nel tempo e con l'altitudine usando informazioni orbitali generali chiamate dati Two-Line Element (TLE) da Starlink. Ora hanno aggiunto una dimensione orizzontale, rivelando le stranezze geografiche della termosfera.

I risultati potrebbero essere una manna mentre il traffico orbitale aumenta. Dati più accurati sulla densità atmosferica significano migliori previsioni del movimento dei satelliti, che potrebbero ridurre le collisioni tra satelliti e detriti spaziali. La tecnica potrebbe persino consentire il monitoraggio della densità in tempo quasi reale attorno ai satelliti, migliorando le previsioni meteorologiche spaziali e rendendo le operazioni satellitari più sicure e affidabili. Perché tutti sappiamo quanto devono essere affidabili i satelliti - finché non lo sono più.