На околоземной орбите становится всё теснее из-за растущего числа спутников и фрагментов космического мусора. Даже на высоте в несколько сотен километров разреженная верхняя атмосфера – термосфера – создаёт сопротивление, которое замедляет аппараты. Точное измерение её плотности необходимо, чтобы прогнозировать траектории спутников и снижать риск столкновений.
Термосфера, простирающаяся на высоте от 100 до 1000 километров, на 99% состоит из электрически нейтрального газа, что затрудняет её прямые наблюдения. Этим она отличается от ионосферы – слоя ионизированного газа, который влияет на прохождение радиоволн и потому сравнительно легко изучается.
Новый метод визуализации этого труднодоступного слоя атмосферы предложили исследователи из Университета Киото. Они использовали общедоступные данные о движении примерно 1200 спутников Starlink. Анализируя, как сопротивление атмосферы постепенно замедляет аппараты и снижает их орбиты, учёные смогли рассчитать плотность окружающего газа.
На основе этих расчётов команда впервые построила двухмерную карту плотности термосферы на высоте около 500 километров, которая показывает её распределение в зависимости от широты и долготы. В исследовании применили метод томографии, который обычно используют в медицинской диагностике.
Полученные данные хорошо согласуются с результатами измерений спутников SWARM Европейского космического агентства. Новая работа развивает предыдущее исследование той же группы учёных, в котором они оценивали, как плотность меняется со временем и высотой. Теперь к этим измерениям добавилось и географическое распределение.
Разработанная методика имеет важное практическое значение. Более точная информация о плотности атмосферы позволит лучше прогнозировать движение спутников и избегать столкновений на всё более загруженных орбитах. В перспективе этот подход может лечь в основу системы мониторинга термосферы почти в реальном времени, что повысит качество космических прогнозов и безопасность спутниковых операций.
