Rozsáhlá síť komunikačních družic Starlink může posloužit i jako soustava nepřímých senzorů horní atmosféry. Mamoru Yamamoto z Kyoto University z veřejně dostupných údajů o jejich předpokládaném pohybu sestavil mapy hustoty termosféry, tedy převážně elektricky neutrální části atmosféry ve výškách přibližně 100 až 1000 kilometrů. Výsledky popisuje studie zveřejněná v časopise Earth, Planets and Space.
Termosféra je mimořádně řídká, přesto její plyn ve výškách, kde létá mnoho družic, vytváří aerodynamický odpor. Ten postupně odebírá družicím energii a mění jejich dráhu. Znalost aktuální hustoty tohoto prostředí je proto důležitá pro výpočty polohy družic, sledování kosmického odpadu i posuzování možných těsných přiblížení objektů na nízké oběžné dráze. Na rozdíl od ionosféry, jejíž ionizované částice ovlivňují šíření rádiových vln a lze je proto relativně snadno měřit, se neutrální složka termosféry sleduje hůře.
Energetické ztráty místo přímého měření
Autor využil takzvané Starlink Ephemerides, podrobné údaje o poloze a rychlosti družic, které SpaceX zveřejňuje pro koordinaci provozu ve vesmíru. Záznamy obsahují předpovědi dráhy s časovým krokem jedné minuty a aktualizují se třikrát denně. Analýza se zaměřila na jednu orbitální skupinu Starlinku: přibližně 1200 družic ve výšce 482 kilometrů nad Zemí a se sklonem dráhy 53 stupňů vůči rovníku. Zpracována byla data z období od 1. do 7. září 2025.
Výzkumník z porovnání po sobě jdoucích sad drahových dat odhadoval, kolik mechanické energie družice ztratily vlivem odporu atmosféry. Musel přitom oddělit tento efekt od plánovaných manévrů, jimiž družice upravují výšku své oběžné dráhy. Podle studie byly manévry rozpoznány v 80 procentech dat první zkoumané sady. Pro numerický výpočet drah autor použil software General Mission Analysis Tool vyvíjený NASA a zahrnul gravitační působení Země, Slunce a Měsíce i model atmosférického odporu.
Z energetických ztrát pak vznikl odhad hustoty plynu podél jednotlivých oběžných drah. Tomografie, známá například z lékařského zobrazování, zde znamená rekonstrukci prostorového rozložení z velkého množství nepřímých měření vedených různými směry. V tomto prvním provedení šlo o dvourozměrné rozložení podle zeměpisné šířky a délky v referenční výšce 482 kilometrů. Vertikální změnu hustoty autor popsal zjednodušeným předpokladem exponenciálního poklesu s jedinou škálovou výškou 60 kilometrů.
Srovnání s misí SWARM
Celkem vzniklo 19 samostatných analýz. Výsledné mapy zachytily především denní změny hustoty a v hrubých rysech odpovídaly empirickému modelu NRLMSIS 2.1. Nezávislé ověření autor provedl porovnáním s údaji dvojice družic evropské mise SWARM, které odvozují hustotu termosféry z přesného určování své polohy pomocí systému GPS. SWARM A měřila v rozsahu výšek 440 až 470 kilometrů, SWARM B mezi 490 a 520 kilometry, tedy v blízkosti zvolené referenční hladiny.
Tomografický odhad se podle studie se záznamy SWARM shodoval zejména v místech vyšší hustoty. Ve všech 19 případech dosahoval průměr poměru odhadu ze Starlinku k měřením SWARM hodnoty 0,95. Jednotlivé průměrné poměry se pohybovaly od 0,6 do 1,2. Nejde ale o přesné měření celého globálního pole: použitý model měl nízké prostorové rozlišení a využíval data družic létajících jen mezi 53 stupni severní a jižní šířky. Vysoké zeměpisné šířky proto neměly dostatečné pokrytí.
Studie také upozorňuje na další omezení. Výpočet předpokládá, že skutečně provedený manévr odpovídal manévru předpovězenému v drahových datech. Samotné ephemeridy navíc zpracovává sledovací systém SpaceX, který podle autora pravděpodobně kombinuje pozorování s modelovými předpověďmi; při rychlých změnách hustoty by to mohlo vést ke zkreslení. Metoda je proto zatím označena jako počáteční zpráva. Další vývoj by měl využít družice s vyšším sklonem drah a spojit údaje z více výškových skupin. Pokud se postup osvědčí, může poskytovat častěji aktualizované informace o prostředí, které ovlivňuje pohyb družic i úlomků na oběžné dráze.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.