На низкой околоземной орбите катастрофа может произойти всего через 2,8 дня.

Низкая околоземная орбита гораздо более переполнена и уязвима, чем кажется. Спутники постоянно лавируют друг относительно друга, сжигая топливо и совершая десятки маневров уклонения каждый год только для того, чтобы оставаться в безопасности. Крупная солнечная буря может вывести из строя навигацию и связь, превратив этот тщательно выверенный танец в хаос. Согласно новым расчетам, для начала катастрофической цепной реакции может потребоваться всего несколько дней — а не десятилетий, — что потенциально перекроет человечеству доступ к космосу на поколения вперед.

Выражение "карточный домик" сегодня часто ассоциируется с популярным политическим сериалом Netflix, но его первоначальное значение описывает нечто гораздо более буквальное: структуру, которая может легко рухнуть. Именно так Сара Тиле, бывшая аспирантка Университета Британской Колумбии, а ныне исследователь в Принстоне, и ее коллеги характеризуют сегодняшние гигантские спутниковые сети. В новой статье, доступной в виде препринта на arXiv, они утверждают, что современные мегасозвездия спутников покоятся на шатком фундаменте.

Их выводы подкреплены впечатляющими цифрами. Во всех мегасозвездиях на низкой околоземной орбите спутники проходят опасно близко друг от друга с удивительной частотой. "Опасное сближение", определяемое как приближение двух спутников на расстояние менее одного километра, происходит примерно каждые 22 секунды. Только в сети Starlink это случается примерно каждые 11 минут. Чтобы избежать столкновений, каждый спутник Starlink должен выполнять в среднем 41 коррекцию курса ежегодно.

На первый взгляд, это постоянное маневрирование может показаться доказательством того, что система работает как задумано. Однако инженеры знают, что сбои часто возникают в нештатных ситуациях, а не в ходе повседневной работы. Эти редкие сценарии, часто называемые "крайними случаями", могут выявить слабые места, которые никогда не проявляются в обычных условиях. Согласно исследованию, солнечные бури являются именно таким сценарием, представляющим серьезную угрозу для спутниковых мегасозвездий.

Солнечные бури нарушают работу спутников двумя основными способами.

Первый эффект — нагрев атмосферы. Когда солнечная буря достигает Земли, она вызывает расширение и уплотнение верхних слоев атмосферы, увеличивая сопротивление, испытываемое спутниками. Это дополнительное сопротивление заставляет спутники сжигать больше топлива просто для того, чтобы оставаться на орбите, и повышает неопределенность их точного местоположения. В результате спутники вынуждены выполнять дополнительные маневры уклонения для предотвращения столкновений. Во время "бури Гэннона" в мае 2024 года более половины всех спутников на низкой околоземной орбите были вынуждены тратить топливо на эти корректировки.

Второй эффект может быть еще более разрушительным. Солнечные бури могут полностью нарушить или вывести из строя навигационные и коммуникационные системы спутников. Когда это происходит, спутники могут оказаться неспособными реагировать на угрозы на своем пути. В сочетании с повышенным атмосферным сопротивлением и возросшей неопределенностью эта потеря управления может быстро привести к серьезной аварии.

Наиболее известным результатом широкомасштабных столкновений спутников является синдром Кесслера. При таком сценарии обломки от столкновений накапливаются вокруг Земли, делая запуск космических аппаратов практически невозможным без их уничтожения. В то время как синдром Кесслера развивается в течение десятилетий, исследователи хотели показать, как быстро может начаться кризис. Для этого они ввели новый показатель, названный часами CRASH (Collision Realization and Significant Harm — Осознание столкновения и значительный ущерб).

Используя этот показатель, авторы подсчитали, что по состоянию на июнь 2025 года полная потеря контроля над маневрами уклонения спутников привела бы к катастрофическому столкновению примерно через 2,8 дня. Для сравнения, аналогичные условия в 2018 году, до появления мегасозвездий, позволили бы сохранять безопасность примерно 121 день до возникновения такого столкновения. Риск становится еще более тревожным в более короткие промежутки времени. Потеря контроля всего на 24 часа несет 30-процентную вероятность крупного столкновения, которое может запустить длительную цепную реакцию, ведущую к синдрому Кесслера.

Одним из самых тревожных аспектов солнечных бурь является то, как мало времени они оставляют на предупреждение. Во многих случаях предупреждения поступают всего за день или два. Даже при таком уведомлении операторы могут предпринять ограниченные действия, кроме попыток защитить уязвимые системы. Солнечные бури создают быстро меняющуюся атмосферную среду, требующую постоянного мониторинга и контроля в реальном времени. Если этот контроль в реальном времени будет потерян, в статье предполагается, что на его восстановление может остаться всего несколько дней до полного коллапса системы.

Эта озабоченность не гипотетическая. Буря Гэннона 2024 года была сильнейшей солнечной бурей за последние десятилетия, но она не была самой мощной в истории наблюдений. Этот титул принадлежит Событию Кэррингтона 1859 года. Если бы буря подобной силы произошла сегодня, она могла бы нарушить управление спутниками на гораздо более длительный срок, чем три дня. Одно такое событие, которое уже однажды случалось в истории, может серьезно повредить глобальную спутниковую инфраструктуру и запереть человечество на Земле в обозримом будущем.

Мало кто из читателей приветствовал бы будущее, отрезанное от космоса. Хотя спутниковые мегасозвездия предлагают огромные технологические преимущества, они также несут серьезные долгосрочные риски. Реалистичное понимание этих опасностей необходимо. Когда потенциальный исход включает потерю доступа к космосу на поколения из-за одной экстремальной солнечной бури, принятие обоснованных решений становится критически важным. Это исследование дает более четкое представление о том, что поставлено на карту и почему риски больше нельзя игнорировать.