Согласно исследованиям, проведенным в Индии, скорость падения космического мусора на Землю возрастает, когда солнечная активность достигает около 67% от максимального значения в рамках солнечного цикла. Данное заключение, полученное на основе анализа исторических данных за 36 лет, имеет большое значение для более эффективного планирования космических полетов и снижения риска столкновений на орбите.
Околоземные орбиты, расположенные на высоте от 400 до 2000 километров, являются оптимальными для спутников, используемых в съёмке, разведывании и для создания масштабных интернет-систем, подобных Starlink. Тем не менее, в настоящее время эта орбитальная область сильно загромождена космическим мусором – фрагментами вышедших из строя спутников и отработавшими ракетами. Это создаёт потенциальную опасность для новых космических миссий. Даже одно столкновение способно спровоцировать цепную реакцию, распространяющую разрушения по принципу домино. Учитывая, что проекты по удалению космического мусора с помощью роботизированных комплексов пока находятся в стадии разработки, специалисты в первую очередь концентрируются на более точном отслеживании обломков, чтобы определить наиболее рискованные объекты для последующего изъятия.
«По словам Айиши М. Ашруф, ученого и инженера из Лаборатории космической физики Центра Викрама Сарабхаи в Индии, новым исследованием, опубликованным в Frontiers in Astronomy and Space Sciences, доказано, что космический мусор на орбите Земли снижает высоту быстрее под воздействием повышенной солнечной активности. Впервые установлено, что при превышении солнечной активностью определенного порога скорость потери высоты становится значительно выше. Данное наблюдение, вероятно, сыграет важную роль в планировании безопасных и долгосрочных космических миссий ».
Солнечная активность подвержена 11-летнему циклу, характеризующемуся чередованием периодов повышенной и пониженной активности, что проявляется в изменении количества солнечных пятен и влияет на интенсивность ультрафиолетового излучения, а также на поток заряженных частиц. В моменты пиковой солнечной активности, как это наблюдалось в конце 2024 года, выбросы энергии приводят к нагреванию и расширению верхних слоев земной термосферы, находящихся на высоте от 100 до 1000 километров. Это, в свою очередь, увеличивает плотность атмосферы в окрестностях орбитальных аппаратов и усиливает сопротивление, которое замедляет их движение и ускоряет снижение орбиты.
Айиша и её коллеги изучили изменение положения 17 объектов космического мусора на низкой околоземной орбите на протяжении 36 лет, начиная с 1960-х годов, охватив 22-й, 23-й и 24-й солнечные циклы. Эти объекты совершают оборот вокруг Земли каждые 90–120 минут, находясь на высоте от 600 до 800 километров и пока не вошли в атмосферу, где они окончательно сгорят. Поскольку космический мусор не осуществляет активных маневров для поддержания орбиты, подобно спутникам, его скорость снижения определяется исключительно изменениями в плотности термосферы. Это делает космический мусор ценным инструментом для изучения долгосрочного воздействия солнечной активности на атмосферное сопротивление.
Ученые сопоставили полученные траектории с долгосрочными данными Немецкого исследовательского центра геонаук в Потсдаме, фиксирующего количество солнечных пятен, ежедневные изменения радиоизлучения Солнца и интенсивность его экстремального ультрафиолетового излучения. Анализ продемонстрировал, что при превышении количества солнечных пятен двумя третями от максимального значения космический мусор пересекает так называемую «переходную границу» – точку, после которой он начинает двигаться значительно быстрее. Этот порог, судя по всему, определяется не конкретным уровнем солнечной радиации, а степенью приближения Солнца к периоду пиковой активности. В этой фазе Солнце генерирует более интенсивное экстремальное ультрафиолетовое излучение, что может быть вызвано усилением определенных солнечных процессов, характерных для пика активности.
Авторы отмечают, что их исследование позволит специалистам более эффективно рассчитывать орбиты спутников и предотвращать столкновения с космическим мусором. При превышении определённого уровня солнечной активности спутники, подобно космическому мусору, быстрее теряют высоту, что требует более регулярной корректировки их траектории. Это оказывает непосредственное влияние на срок службы спутников на орбите и количество необходимого топлива, особенно для миссий, стартовавших в период солнечного максимума. Примечательно, что все данные получены от аппаратов, выведенных на орбиту ещё в 1960-х годах, которые и по сей день остаются полезными инструментами для изучения долгосрочного воздействия солнечной активности на термосферу.