Околоземное пространство становится все более замусоренным: тысячи спутников и обломков носятся по низкой околоземной орбите. На высоте в несколько сотен километров разреженные остатки нашей атмосферы все еще оказывают сопротивление спутникам, замедляя их. Поэтому измерение плотности атмосферы на этих высотах имеет решающее значение для прогнозирования траекторий спутников и предотвращения космических столкновений.

Оказывается, более 99 процентов верхней атмосферы состоит из электрически нейтрального газа, известного как термосфера. Это слой между примерно 100 и 1000 километрами вверх. Ионосфера с ее ионизированным газом составляет менее 1 процента, но она любит выделяться, потому что влияет на радиоволны, что делает ее легко наблюдаемой. Термосфера же, наоборот, застенчивая и трудная для измерения.

Более точные измерения плотности термосферы могли бы помочь как исследованиям верхних слоев атмосферы, так и космической инженерии. Поэтому исследователи из Киотского университета решили попробовать. «Это междисциплинарное исследование на стыке космической науки и космической инженерии», — говорит ответственный автор Мамору Ямамото. «Читая статьи из обеих областей, мы поняли, что необходим более глубокий диалог между исследователями из обеих областей». Потому что, очевидно, не только термосфера нуждается в пересечении границ.

Команда использовала общедоступные орбитальные данные спутников Starlink и применила томографию — тот же метод, что используется в медицинской визуализации, — к верхним слоям атмосферы. Наблюдая, как атмосферное сопротивление постепенно замедляет орбиты, они оценили плотность термосферы вокруг примерно 1200 спутников, летающих на высоте 482 километров.

Создание двухмерной карты атмосферы: Используя эти измерения, они составили двухмерный снимок плотности термосферы в координатах широта-долгота на высоте около 500 километров. Они утверждают, что это первый томографический анализ такого рода. Полученные картины плотности хорошо совпали с наблюдениями спутников SWARM Европейского космического агентства, которые измеряют изменения плотности вдоль своих орбит.

Это продолжение их предыдущей работы, где они оценивали, как плотность термосферы менялась со временем и высотой, используя общую орбитальную информацию, называемую данными Two-Line Element (TLE), от Starlink. Теперь они добавили горизонтальное измерение, выявив географические особенности термосферы.

Эти результаты могут быть полезны по мере увеличения орбитального трафика. Более точные данные о плотности атмосферы означают лучшее прогнозирование движения спутников, что может снизить количество столкновений между спутниками и космическим мусором. Этот метод может даже позволить мониторинг плотности в реальном времени вокруг спутников, улучшая прогнозы космической погоды и делая эксплуатацию спутников более безопасной и надежной. Потому что мы все знаем, насколько надежными должны быть спутники — пока они не перестают быть таковыми.