A área ao redor da Terra está ficando mais ocupada à medida que milhares de satélites e pedaços de detritos espaciais se movem para a órbita baixa da Terra. Mais acima, em altitudes de algumas centenas de quilómetros, a esteira da atmosfera superior da Terra ainda pode exercer resistência suficiente para desacelerar os satélites. Portanto, a medição precisa da densidade atmosférica nessas altitudes é importante para prever o movimento dos satélites e reduzir o risco de colisão.
Mais de 99% da alta atmosfera é composta de gás eletricamente neutro termosfera. prazo A densidade da termosfera Refere-se à densidade desta atmosfera neutra entre cerca de 100 e 1000 km da superfície da Terra. Em comparação, o gás ionizado de Ionosfera Representa menos de 1% da atmosfera. Como o gás ionizado afeta a forma como as ondas de rádio viajam, observar a ionosfera é relativamente simples. As condições na termosfera são muito mais difíceis de medir.
Uma nova maneira de observar a termosfera
Melhores medições da densidade termosférica podem avançar na pesquisa na alta atmosfera, ao mesmo tempo que fornecem informações valiosas para a engenharia espacial. Motivados por ambas as necessidades, os investigadores da Universidade de Quioto desenvolveram uma nova técnica para visualizar esta região difícil de observar.
“Este é um estudo multidisciplinar entre a ciência espacial e a engenharia espacial”, diz o autor correspondente Mamoru Yamamoto. “Ao ler os artigos das duas áreas de pesquisa, percebemos que é necessário um diálogo mais profundo entre pesquisadores das duas áreas.”
Os pesquisadores usaram informações orbitais disponíveis publicamente dos satélites Starlink TomografiaUma técnica comumente associada a imagens médicas da alta atmosfera da Terra. A equipe estimou a densidade termosférica de cerca de 1.200 satélites voando a uma altitude de 482 km, examinando o arrasto atmosférico através do colapso gradual das órbitas dos satélites.
Fazendo um mapa atmosférico bidimensional
Usando estas medições, os investigadores produziram uma imagem bidimensional de latitude e longitude da densidade da termosfera a uma altitude de aproximadamente 500 km. Segundo a equipe, esta é a primeira análise tomográfica do tipo.
Os padrões de densidade obtidos também mostraram uma forte consistência com as observações da Agência Espacial Europeia Congestionamento Satélites que medem mudanças na densidade atmosférica ao longo de suas trajetórias orbitais.
O trabalho amplia um estudo anterior da mesma equipe. Nessa pesquisa, os cientistas estimaram como a densidade da termosfera muda ao longo do tempo e da altitude usando dados orbitais gerais. Elemento bilinearou TLEdados dos satélites Starlink. A nova análise acrescenta outra dimensão ao examinar como a densidade varia horizontalmente ao longo da latitude e longitude, revelando a estrutura geográfica da termosfera.
Tornando os circuitos ocupados mais seguros
Estas descobertas podem ter benefícios práticos à medida que o número de objetos que orbitam a Terra continua a aumentar. Informações mais precisas sobre a densidade atmosférica podem melhorar as previsões de movimento dos satélites e ajudar a reduzir a chance de colisões entre satélites e entre satélites e detritos espaciais.
A técnica também poderia eventualmente suportar medições quase em tempo real da densidade atmosférica ao redor dos satélites. Esse monitoramento poderia melhorar a previsão do tempo espacial e contribuir para operações de satélite mais seguras e confiáveis no futuro.
