Οι δορυφόροι του Ελον Μασκ αποκάλυψαν την κρυμμένη ατμόσφαιρα της Γης
Δορυφόροι που έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν υπηρεσίες Διαδικτύου εξυπηρετούν πλέον και έναν απρόσμενο δεύτερο σκοπό: βοηθούν τους επιστήμονες να χαρτογραφήσουν την σχεδόν αόρατη ατμόσφαιρα στα όρια του Διαστήματος.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κιότο στην Ιαπωνία χρησιμοποίησαν τις μεταβολές στις τροχιές περίπου 1,200 δορυφόρων του σμήνους Starlink της SpaceX για να χαρτογραφήσουν τη θερμόσφαιρα της Γης, μια αραιή και δύσκολα παρατηρήσιμη περιοχή της ανώτερης ατμόσφαιρας.
Η ανάλυσή τους δημιούργησε τον πρώτο τομογραφικό χάρτη αυτού του είδους, αποκαλύπτοντας πρότυπα κατανομής της ατμοσφαιρικής πυκνότητας σε ύψος περίπου 482 χιλιομέτρων πάνω από τη Γη. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Earth, Planets and Space».
Παρότι οι δορυφόροι σε χαμηλή γήινη τροχιά κινούνται μέσα σε αυτό που φαίνεται να είναι κενό, ίχνη ατμόσφαιρας εξακολουθούν να υπάρχουν ακόμη και εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια. Οι συγκρούσεις με αυτά τα εξαιρετικά αραιά σωματίδια δημιουργούν ατμοσφαιρική αντίσταση, μειώνοντας σταδιακά την ταχύτητα και το ύψος ενός διαστημικού σκάφους.
Το φαινόμενο γίνεται εντονότερο όταν η ηλιακή δραστηριότητα θερμαίνει και διαστέλλει την ανώτερη ατμόσφαιρα. Οι γεωμαγνητικές καταιγίδες μπορούν να αυξήσουν γρήγορα την ατμοσφαιρική πυκνότητα στα ύψη όπου βρίσκονται οι δορυφόροι μεταβάλλοντας τις προβλεπόμενες τροχιές και καθιστώντας δυσκολότερη την αποφυγή συγκρούσεων.
Γιατί έχει σημασία η πυκνότητα της θερμόσφαιρας
Η γνώση του τρόπου με τον οποίο μεταβάλλεται η πυκνότητα σε ολόκληρη τη θερμόσφαιρα είναι επομένως σημαντική για την παρακολούθηση των δορυφόρων, την πρόβλεψη επανεισόδων στην ατμόσφαιρα, τον σχεδιασμό ελιγμών και την εκτίμηση των τροχιών των διαστημικών αποβλήτων. Ωστόσο η περιοχή αυτή εξακολουθεί να είναι δύσκολο να παρατηρηθεί άμεσα.
Η θερμόσφαιρα εκτείνεται από περίπου 100 έως 1.000 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη. Πάνω από το 99% της ανώτερης ατμόσφαιρας σε αυτή την περιοχή αποτελείται από ηλεκτρικά ουδέτερο αέριο. Συγκριτικά, τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια της ιονόσφαιρας αντιστοιχούν σε λιγότερο από 1%.
Η ιονόσφαιρα μπορεί να μελετηθεί μέσω των επιδράσεών της στα ραδιοσήματα. Τα ουδέτερα σωματίδια της θερμόσφαιρας αφήνουν πολύ ασθενέστερο αποτύπωμα, γι’ αυτό οι επιστήμονες βασίζονται συχνά σε εξειδικευμένα όργανα, μοντέλα ή μετρήσεις που συλλέγονται κατά μήκος μεμονωμένων τροχιών δορυφόρων.
Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Κιότο ακολούθησε μια διαφορετική προσέγγιση: αντιμετώπισε τον αστερισμό των Starlink ως ένα τεράστιο δίκτυο κινούμενων αισθητήρων της ατμόσφαιρας.
Μετατρέποντας την ατμοσφαιρική αντίσταση σε δεδομένα
Καθώς κάθε δορυφόρος κινούνταν μέσα στη θερμόσφαιρα, η ατμοσφαιρική αντίσταση προκαλούσε απώλεια μικρής ποσότητας τροχιακής ενέργειας. Οι ερευνητές υπολόγισαν αυτές τις μεταβολές χρησιμοποιώντας λεπτομερή τροχιακά δεδομένα, γνωστά ως ephemeris data, τα οποία είναι διαθέσιμα στο κοινό.
Στη συνέχεια εφάρμοσαν τομογραφία, μια μαθηματική μέθοδο που χρησιμοποιείται επίσης για την ανακατασκευή ιατρικών απεικονίσεων, προκειμένου να εκτιμήσουν πώς μεταβαλλόταν η ατμοσφαιρική πυκνότητα σε διαφορετικές περιοχές.
«Πρόκειται για μια διεπιστημονική μελέτη μεταξύ της διαστημικής επιστήμης και της διαστημικής μηχανικής. Διαβάζοντας εργασίες και από τους δύο ερευνητικούς τομείς συνειδητοποιήσαμε ότι χρειάζεται βαθύτερος διάλογος μεταξύ των ερευνητών των δύο πεδίων» δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Μαμούρου Γιαμαμότο.
Ο συνδυασμός μετρήσεων από εκατοντάδες δορυφόρους επέτρεψε στους ερευνητές να δημιουργήσουν έναν δισδιάστατο χάρτη της πυκνότητας σε συνάρτηση με το γεωγραφικό πλάτος και μήκος. Οι περισσότερες προηγούμενες παρατηρήσεις από διαστημικά σκάφη παρείχαν δεδομένα μόνο κατά μήκος της μεμονωμένης διαδρομής ενός δορυφόρου κάτι παρόμοιο με το να προσπαθεί κανείς να κατανοήσει ένα τοπίο ακολουθώντας έναν μόνο δρόμο.
Βελτίωση της διαστημικής μετεωρολογίας και της ασφάλειας των τροχιών
Η νέα μέθοδος προσφέρει μια πολύ ευρύτερη εικόνα. Τα αποτελέσματά της συμφωνούσαν σε μεγάλο βαθμό με τις μεταβολές πυκνότητας που είχαν μετρηθεί από τους δορυφόρους SWARM του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) παρέχοντας έτσι έναν ανεξάρτητο έλεγχο της ανακατασκευής.
Η εργασία αποτελεί συνέχεια μιας προηγούμενης μελέτης της ίδιας ομάδας στην οποία χρησιμοποιήθηκαν δημόσια διαθέσιμα δεδομένα Two-Line Element, ή TLE, για την εξέταση των μεταβολών της πυκνότητας της θερμόσφαιρας με την πάροδο του χρόνου και σε διαφορετικά ύψη. Η νεότερη έρευνα προσθέτει και την οριζόντια διάσταση, αποκαλύπτοντας πώς η πυκνότητα διαφέρει από τη μία γεωγραφική περιοχή στην άλλη.
Μελλοντικές εκδόσεις του συστήματος θα μπορούσαν ενδεχομένως να παρακολουθούν την πυκνότητα της θερμόσφαιρας σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. Τέτοιοι χάρτες θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις προβλέψεις της διαστημικής μετεωρολογίας, να κάνουν ακριβέστερες τις προβλέψεις των τροχιών και να βοηθήσουν τους χειριστές δορυφόρων να αντιδρούν αποτελεσματικότερα όταν οι ηλιακές καταιγίδες διαταράσσουν το διαστημικό περιβάλλον.
Naftemporiki.gr
Προτιμώμενη πηγή στην Google
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
