Rymden runt jorden blir allt mer skräpig, med tusentals satelliter och skräpbitar som susar runt i låg omloppsbana. Där uppe, på några hundra kilometers höjd, lyckas de svaga resterna av vår atmosfär fortfarande bromsa satelliterna. Så att mäta atmosfärens täthet där uppe är avgörande för att förutsäga satellitbanor och undvika kosmiska krockar.

Det visar sig att mer än 99 procent av den övre atmosfären är elektriskt neutral gas, känd som termosfären. Det är lagret mellan cirka 100 och 1 000 kilometer upp. Jonosfären, med sin joniserade gas, är mindre än 1 procent, men den är en show-off eftersom den stör radiovågor, vilket gör den lätt att observera. Termosfären, å andra sidan, är en blyg, svårmätt väggblomma.

Bättre mätningar av termosfärens täthet skulle kunna hjälpa både forskning om den övre atmosfären och rymdteknik. Så forskare vid Kyoto universitet bestämde sig för att ge det ett försök. "Detta är en tvärvetenskaplig studie mellan rymdforskning och rymdteknik", säger medförfattaren Mamoru Yamamoto. "Genom att läsa artiklar från båda forskningsfälten insåg vi att en djupare dialog mellan forskare från båda fälten är nödvändig." För tydligen är det inte bara termosfären som behöver korsa gränser.

Teamet använde offentligt tillgänglig omloppsdata från Starlink-satelliter och tillämpade tomografi - samma trick som används i medicinsk bildbehandling - på den övre atmosfären. Genom att observera hur atmosfäriskt motstånd långsamt försämrade omloppsbanorna uppskattade de termosfärens täthet runt cirka 1 200 satelliter som flyger på 482 kilometers höjd.

Bygga en tvådimensionell atmosfärisk karta: Med hjälp av dessa mätningar kokade de ihop en tvådimensionell latitud-longitud-bild av termosfärens täthet på cirka 500 kilometers höjd. De hävdar att det är den första tomografiska analysen av sitt slag. Täthetsmönstren matchade väl med observationer från Europeiska rymdorganisationens SWARM-satelliter, som mäter täthetsförändringar längs sina omloppsbanor.

Detta bygger på deras tidigare arbete, där de uppskattade hur termosfärens täthet förändrades över tid och höjd med hjälp av allmän omloppsinformation som kallas Two-Line Element (TLE) data från Starlink. Nu har de lagt till en horisontell dimension, vilket avslöjar termosfärens geografiska egenheter.

Resultaten kan vara en välsignelse när omloppstrafiken ökar. Mer exakta data om atmosfärens täthet innebär bättre förutsägelser av satellitrörelser, vilket kan minska kollisioner mellan satelliter och rymdskräp. Tekniken kan till och med möjliggöra nästan realtidsövervakning av tätheten runt satelliter, vilket förbättrar rymdväderprognoser och gör satellitoperationer säkrare och mer tillförlitliga. För vi vet alla hur tillförlitliga satelliter måste vara - tills de inte är det.