Как полярное сияние и солнечные бури влияют на работу спутников и нашу жизнь на Земле

Полярное сияние – это одно из самых впечатляющих явлений в природе. Это световое шоу, которое происходит в высоких широтах, когда частицы верхних слоев атмосферы взаимодействуют с частицами, находящимися под напряжением из магнитосферы. Но не только люди, находящиеся в высоких широтах, могут наблюдать это явление. Полярное сияние может быть видно и на более низких широтах, когда солнечная активность достигает своего пика.

Однако, как оказалось, полярное сияние может быть не только красивым зрелищем, но и фактором риска для спутников, на которых мы все так полагаемся. В феврале 2022 года SpaceX запустила на низкую околоземную орбиту (НОО) 49 интернет-спутников Starlink. Однако в день запуска на Землю обрушился выброс корональной массы – большой выброс плазмы, выброшенной с Солнца. Это вызвало геомагнитную бурю в атмосфере на высоте от 100 до 500 километров, целевой диапазон для Starlink.

Это событие выбросило огромное количество электромагнитной энергии прямо в верхние слои атмосферы Земли. Это производило прекрасное полярное сияние, но энергия также увеличивала плотность воздуха. Более высокая плотность воздуха может быть опасна для спутников на низкой орбите, так как она создает большое атмосферное сопротивление, что может привести к их разрушению. Тридцать восемь из 49 первоначально запущенных спутников Starlink были впоследствии потеряны из-за атмосферного сопротивления плотной атмосферы, которое притянуло их обратно на Землю.

Это не первый случай, когда полярное сияние и солнечные бури влияют на работу спутников и нашу жизнь на Земле. В прошлом году, когда солнечная активность достигла своего пика, было замечено увеличение количества геомагнитных бурь, что привело к нескольким сбоям в работе спутников и электрических сетей.

Солнце проходит цикл, из которого его активность периодически увеличивается и уменьшается. На пике цикла мы видим больше солнечных пятен на поверхности Солнца, больше испускаемой радиации и больше солнечных вспышек. Геомагнитные бури, подобные той, что вызвала событие разрушения Starlink, являются относительно распространенным явлением, особенно когда солнце достигает пика своего 11-летнего цикла усиления и ослабления активности.

В предыдущем цикле, который закончился в 2019 году, было 927 штормов, классифицированных как умеренные или слабые – в среднем один каждые пять или около того дней. В настоящее время мы находимся в четырехлетнем солнечном цикле 25, но этот уже оказался удивительным. Максимум активности 25-го цикла прогнозировался в 2025 году, но солнечная активность уже превысила его. Это означает, что мы наблюдаем больше геомагнитных бурь, больше полярных сияний (и на более низких широтах, чем обычно) и, возможно, более опасные условия для спутников LEO.

В свете этих событий возникает вопрос: что мы можем сделать, чтобы защитить наши спутники и нашу электрическую инфраструктуру от воздействия солнечных бурь? Одним из решений может быть улучшение дизайна и конструкции спутников, чтобы они могли выдерживать более высокую плотность воздуха и атмосферное сопротивление. Кроме того, мы можем использовать более надежные материалы при строительстве электрических сетей и разработке новых технологий для предотвращения сбоев в работе.

Несмотря на то, что полярное сияние и солнечные бури могут представлять угрозу для нашей технологической инфраструктуры, они также являются удивительным зрелищем, которое мы можем наблюдать в ночном небе. И, как сказал астроном Карл Саган: "Мы сделали из нашей планеты маленькую точку в космическом пространстве, но она все еще является нашим домом". Поэтому мы должны защищать ее и нашу технологическую инфраструктуру, чтобы сохранить нашу связь с космосом.