Spațiul din jurul Pământului devine tot mai aglomerat, cu mii de sateliți și fragmente de resturi care zboară pe orbită terestră joasă. Sus, la câteva sute de kilometri, rămășițele subțiri ale atmosferei noastre reușesc totuși să încetinească sateliții. Așadar, măsurarea densității atmosferice acolo sus este crucială pentru prezicerea traiectoriilor sateliților și evitarea ciocnirilor cosmice.

Se pare că peste 99% din atmosfera superioară este gaz electric neutru, cunoscut sub numele de termosferă. Acesta este stratul dintre aproximativ 100 și 1.000 de kilometri altitudine. Ionosfera, cu gazul său ionizat, reprezintă mai puțin de 1%, dar este o vedetă pentru că interferează cu undele radio, făcându-se ușor de observat. Termosfera, pe de altă parte, este o timidă, greu de măsurat.

Măsurători mai bune ale densității termosferice ar putea ajuta atât cercetarea atmosferei superioare, cât și ingineria spațială. Așa că cercetătorii de la Universitatea Kyoto au decis să încerce. „Acesta este un studiu multidisciplinar între știința spațială și ingineria spațială”, spune autorul corespondent Mamoru Yamamoto. „Citind lucrări din ambele domenii de cercetare, am realizat că este necesar un dialog mai profund între cercetătorii din ambele domenii.” Pentru că, evident, termosfera nu este singurul lucru care are nevoie să treacă peste granițe.

Echipa a folosit date orbitale publice de la sateliții Starlink și a aplicat tomografia – același truc folosit în imagistica medicală – atmosferei superioare. Urmărind cum rezistența atmosferică a degradat încet orbitele, au estimat densitatea termosferică în jurul a aproximativ 1.200 de sateliți care zboară la 482 de kilometri altitudine.

Construirea unei hărți atmosferice bidimensionale: Folosind aceste măsurători, au realizat o imagine bidimensională latitudine-longitudine a densității termosferice la aproximativ 500 de kilometri. Susțin că este prima analiză tomografică de acest fel. Modelele de densitate s-au potrivit perfect cu observațiile sateliților SWARM ai Agenției Spațiale Europene, care măsoară schimbările de densitate de-a lungul orbitelor lor.

Aceasta se bazează pe munca lor anterioară, în care au estimat cum s-a schimbat densitatea termosferică în timp și altitudine folosind informații orbitale generale numite date Two-Line Element (TLE) de la Starlink. Acum au adăugat o dimensiune orizontală, dezvăluind particularitățile geografice ale termosferei.

Descoperirile ar putea fi un avantaj pe măsură ce traficul orbital crește. Date mai precise despre densitatea atmosferică înseamnă predicții mai bune ale mișcării sateliților, ceea ce ar putea reduce coliziunile între sateliți și resturile spațiale. Tehnica ar putea permite chiar monitorizarea densității în timp aproape real în jurul sateliților, îmbunătățind prognozele meteo spațiale și făcând operațiunile satelitare mai sigure și mai fiabile. Pentru că știm cu toții cât de fiabili trebuie să fie sateliții – până nu mai sunt.