Aktywność słoneczna wpływa nie tylko na zorze polarne widoczne z powierzchni Ziemi. Jej wpływy sięgają daleko w przestrzeń kosmiczną i mają coraz większy wpływ na infrastrukturę satelitarną w otoczeniu Ziemi. Najnowsze badanie przeprowadzone przez naukowców NASA ujawnia, że obecny wzrost aktywności słonecznej prowadzi do rekordowej liczby satelitów Starlink, które nie utrzymują się na orbicie i powracają do atmosfery.
Zespół naukowców z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda, kierowany przez fizyka dr. Denny’ego Oliveirę, przeanalizował dane dotyczące powrotów do atmosfery satelitów Starlink w latach 2020–2024. Wnioski są niepokojące: w miarę jak Słońce zbliżało się do maksimum swojego cyklu aktywności, rosła też liczba satelitów tracących wysokość orbitalną.
Zaledwie dwa satelity weszły w atmosferę w 2020 roku, ale liczba ta rosła z roku na rok: 78 w 2021, 99 w 2022, 88 w 2023, aż do dramatycznego wzrostu w 2024 roku, kiedy to do atmosfery powróciło aż 316 satelitów Starlink. To ponad trzykrotnie więcej niż rok wcześniej.
Rozwiązanie tej zagadki tkwi w fizyce górnych warstw atmosfery. Aktywność słoneczna, objawiająca się rozbłyskami, plamami słonecznymi i koronalnymi wyrzutami masy, prowadzi do intensywnego bombardowania Ziemi wysokoenergetycznymi cząstkami. Choć nie stanowią one zagrożenia przy powierzchni planety, powodują nagrzewanie i rozszerzanie się termosfery – najwyższej warstwy atmosfery. Skutkuje to zwiększeniem oporu powietrza na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), gdzie operuje większość satelitów Starlink.
Zwiększony opór atmosferyczny stopniowo spowalnia satelity, obniżając ich orbity, aż w końcu wchodzą one w atmosferę i ulegają dezintegracji.
Od 2019 roku firma SpaceX umieściła na orbicie 8873 satelity Starlink, z czego około 7669 nadal działa. Tak duża liczba satelitów na tej samej orbicie stanowi wyjątkową bazę danych do badania wpływu warunków kosmicznych na trwałość sztucznych satelitów.
Co ciekawe, aż 72% analizowanych powrotów do atmosfery miało miejsce w okresach umiarkowanej aktywności geomagnetycznej – a nie w czasie silnych burz słonecznych. Według naukowców sugeruje to, że większość satelitów nie ulega nagłym awariom, lecz stopniowo traci wysokość pod wpływem długotrwałego oddziaływania naładowanych cząstek atmosferycznych.
Wyniki badania mają istotne znaczenie dla dalszego rozwoju sieci satelitarnych. Trajektorie orbitalne, pomiary gęstości atmosfery oraz dane o oporze napotykanym przez satelity Starlink mogą pomóc w tworzeniu bardziej precyzyjnych modeli prognozujących zachowanie obiektów znajdujących się na orbicie okołoziemskiej. To szczególnie ważne w kontekście rosnącej liczby satelitów, gdzie nawet niewielkie zmiany środowiskowe mogą prowadzić do kolizji lub nieplanowanych deorbitacji.
Obecnie trwający 25. cykl słoneczny, choć nie najbardziej intensywny w historii, już teraz przewyższa wcześniejsze prognozy dotyczące aktywności. W nadchodzących latach zrozumienie wpływu Słońca na orbitę będzie miało kluczowe znaczenie dla operatorów satelitarnych, agencji kosmicznych i naukowców. Trwałość satelitów i bezpieczeństwo na orbicie stają się jednym z ważniejszych wyzwań nowoczesnej eksploracji kosmosu.