Večja ogroženost satelitov med geomagnetnimi nevihtami zaradi višje vsebnosti CO2 

Zgodba iz vesolja

Nazaj

Kolosalne eksplozije na Soncu v vesolje streljajo ogromne izbruhe, ki nam lahko, če dosežejo Zemljo, povzročijo številne nevšečnosti. Med drugim vodijo do začasnih sprememb v ozračju, česar se vedno bolj zavedajo tudi korporacije, ki “tja gor” pošiljajo svoje satelite. V preteklih nekaj letih je namreč zaradi Sončevih izbruhov zgorelo že več deset teh plovil.

Najbolj odmeven primer se je zgodil 3. februarja 2023, ko je podjetje SpaceX izstrelilo izstrelilo 49 satelitov Starlink. Ti naj bi se sprva vtirili na višini 200 km, nato pa bi se postopoma povzpeli vse do 550 km. Vendar, le nekaj dni prej, 29. januarja 2023 so se na Soncu zgodile eksplozije, ki so v smeri proti Zemlji izstrelile več koronarnih izbruhov snovi. Gre za ogromne strukture, ki po medplanetarnem prostoru potujejo s hitrostmi nekaj sto kilometrov na sekundo. Prvi med njimi je Zemljo dosegel 1. februarja, vendar ni povzročil geomagnetne nevihte, sta se pa dve nevihti odvili med 3. in 5. februarjem. Ta relativno šibka dogodka sta bila na lestvici NOAA uvrščena v kategorijo G1 (za primerjavo, geomagnetna nevihta, ki se je zgodila maja 2024 je bila klasificirana kot G5).

Sateliti Starlink še vedno “zapakirani” v raketi tik pred vtirjenjem. Vir: Wikipedia.

Kljub šibkosti sta geomagnetni nevihti spremenili fizikalne pogoje v zunanjih plasteh ozračja. Naknadne analize so pokazale dvig tako temperature, kot tudi gostote. To pa je bilo usodno za satelite Starlink, ki so zaradi tega izkusili kar 50 % večji zračni upor. Posledično je 38 satelitov začelo izgubljati višino in so nato zgoreli v gostejših plasteh ozračja.

Sateliti v nizkozemeljskih tirnicah

Razlog, zakaj je dogodek prizadel ravno satelite Starlink, tiči v njihovih tirnicah. Gre za t. i. nizkozemeljske tirnice (NZT) katerih višine pa segajo od 160 do 2000 kilometrov. Korporacije, kot je SpaceX, pogosto vtirjajo svoje satelite v NZTje, saj je to relativno poceni. Poleg tega imajo satelitski posnetki narejeni na teh višinah zelo dobro ločljivost, komuniciranje z Zemljo pa je lažje in hitrejše. 

Toda, NZTji sovpadajo z zgornjim ozračjem, kjer je gostota zraka v primerjavi s tisto na morski gladini sicer nizka, vendar še vedno dovolj visoka, da sateliti v občutijo zračni upor. Na teh višinah se nahatata dve atmosferski plasti: termosfera, ki se začne na približno 80 kilometrih in, odvisno od Sončeve aktivnosti, sega vse do 500–1000 kilometrov, ter eksosfera, ki se konča nekje na pol poti do Lune.

Izbruhi s Sonca med geomagnetnimi nevihtami snovi v Zemljino magnetosfero in zgornje ozračje vnesejo od nekaj deset do nekaj sto petaJoulov (1015J) energije. Približno polovica se je pretvori v toploto, višje temperature pomenijo, da se te atmosferske plasti nekoliko “napihnejo”, kar vodi do porasta gostote ter povečanega zračnega upora.

Vpliv podnebnih sprememb

Najnovejše raziskave napovedujejo, da bodo geomagnetne nevihte v prihodnje vesoljskim korporacijam vedno bolj grenile življenje. Krivec za to je čedalje višja vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju. Vpliv, ki ga ima ta plin v nizkih plasteh ozračja, kot je troposfera, nam je dobro poznan: tam povzroča učinek tople grede, zaradi česar višje koncentracije CO2 vodijo do globalnega segrevanja. Manj znano pa je dejstvo, da ima CO2 v zunanji atmosferi ravno nasproten učinek: višje vsebnosti ogljikovega dioksida vodijo do nižjih temperatur v termosferi in eksosferi. Nižje temperature bodo v prihodnje povzročile nekakšen mini kolaps teh plasti, zaradi česar bo v prihodnje njihova gostota nižja od današnjih vrednosti. Na prvi pogled je to za vesoljske korporacije dobra novica, saj nižja gostote zraka pomeni manjši zračni upor in posledično daljšo življensko dobo satelitov.

Plasti Zemljinega ozračja. Prirejeno po: Wikipedia.

Toda znanstveniki opozarjajo na previdnost. Nižje gostote pomenijo tudi večjo odzivnost teh plasti ozračja na geomagnetne nevihte, torej večja relativna nihanja gostote zraka.

Mednarodna skupina znanstvenikov je pred kratkim v reviji Geophysical Research Letters objavila rezultate raziskave, v kateri s pomočjo računalniških modelov primerjajo vpliv geomagnetne nevihte razreda G5 na termosfero v različnih obdobjih med leti 2016 in 2084. V svojih izračunih so upoštevali predvideno vsebnost CO2 v ozračju in njegov vpliv na tamkajšnjo temperaturo in gostoto. Rezultati so pokazali, da je leta 2016 amplituda nihanj gostote zraka med ekstremno geomagnetno nevihto dosegala dvakratnik običajne vrednosti, medtem ko bo v prihodnje amplituda nihanj gostote kar trikrat večja od normale. Običajna gostota zraka v termosferi bo v prihodnje torej nižja, relativne fluktuacije med geomagnetnimi nevihtamo pa bodo bistveni višje od današnjih.

Rezultati te raziskave vesoljskim korporacijam predstavljajo resno opozorilo, saj bi se lahko stroški vzdrževanja satelitskih konstelacij v NZTjih v prihodnje močno povečali. Kako se bodo podjetja odzvala na ta znanstvena dognanja, pa bo pokazal čas.

Nadaljna čtiva za najbolj radovedne

  1. NOAA Space Weather Scales
  2. ESA – Low Earth orbit
  3. LEO and GEO Satellites: Differences, Advantages and Challenges in Satellite Connectivity, Interseas
  4. Birch, M. J. , 2025, A model to estimate energy deposition within the geomagnetosphere using Dst as a proxy for the Akasofu ϵ parameter, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, Volume 270, id.106480, DOI:10.1016/j.jastp.2025.106480
  5. Poudel, P., Simkhada, S., Adhikari, B., Sharma, D., & Nakarmi, J. J. (2019). Variation of solar wind parameters along with the understanding of energy dynamics within the magnetospheric system during geomagnetic disturbances. Earth and Space Science, 6, 276–293. https://doi.org/10.1029/2018EA000495
  6. Geomagnetic Storms, NOAA.
  7. Billett, D. D., Sartipzadeh, K., Ivarsen, M. F., Iorfida, E., Doornbos, E., Kalafatoglu Eyiguler, E. C., et al. (2024). The 2022 Starlink geomagnetic storms: Global thermospheric response to a high-latitude ionospheric driver. Space Weather, 22, e2023SW003748. https://doi.org/10.1029/2023SW003748
  8. Laskar, F. I., Sutton, E. K., Lin, D., Greer, K. R., Aryal, S., Cai, X., et al. (2023). Thermospheric temperature and density variability during 3–4 February 2022 minor geomagnetic storm. Space Weather, 21, e2022SW003349. https://doi.org/10.1029/2022SW003349
  9. Zhang, Y., Paxton, L. J., Schaefer, R., & Swartz, W. H. (2022). Thermospheric conditions associated with the loss of 40 Starlink satellites. Space Weather, 20, e2022SW003168. https://doi.org/10.1029/2022SW003168
  10. Pedatella, N. M., Liu, H., Liu, H.-L., Herrington, A., & McInerney, J. (2025). Impact of increasing greenhouse gases on the ionosphere and thermosphere response to a May 2024-like geomagnetic superstorm. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL116445. https://doi.org/10.1029/2025GL116445
  11. Cnossen, I. (2020). Analysis and attribution of climate change in the upper atmosphere from 1950 to 2015 simulated by WACCM-X. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 125, e2020JA028623. https://doi.org/10.1029/2020JA028623

Yamazaki, Y., Stolle, C., Stephan, C., & Mlynczak, M. G. (2024). Lower thermospheric temperature response to geomagnetic activity at high latitudes. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 129, e2024JA032639. https://doi.org/10.1029/2024JA032639

Blog at WordPress.com.

Navzgor ↑