Yörüngedeki Devasa Ağın Gizli Görevi: Starlink Uyduları Atmosferin “Görünmez” Katmanını Nasıl Haritalandırdı?
İnternet hizmeti sağlamak üzere tasarlanan uydular artık beklenmedik bir ikinci amaca hizmet ediyor: bilim insanlarının uzayın kenarındaki neredeyse görünmez atmosferi haritalamalarına yardımcı oluyor.
Kyoto Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yaklaşık 1200 Starlink uydusundan gelen yörünge değişikliklerini kullanarak, Dünya’nın üst atmosferinin ince ve gözlemlenmesi zor bir bölgesi olan termosferi haritaladılar. Analizleri, Dünya’nın yaklaşık 482 kilometre (300 mil) yukarısındaki atmosferik yoğunluk desenlerini ortaya koyan türünün ilk tomografik haritasını üretti. Çalışma, Earth, Planets, and Space dergisinde yayınlandı.
Düşük Dünya yörüngesindeki uydular boş uzay gibi görünen bir alanda seyahat etse de, atmosferin izleri yüzeyin yüzlerce kilometre yukarısında bile kalır. Bu seyrek parçacıklarla çarpışmalar, bir uzay aracının hızını ve yüksekliğini yavaşça azaltan bir sürtünme yaratır.
Bu etki, güneş aktivitesi üst atmosferi ısıtıp genişlettiğinde daha da yoğunlaşır. Jeomanyetik fırtınalar, uydu yüksekliklerinde atmosferik yoğunluğu hızla artırabilir, tahmin edilen yörüngeleri değiştirebilir ve çarpışmadan kaçınmayı zorlaştırabilir.
Termosfer Yoğunluğunun Önemi
Bu nedenle, termosfer boyunca yoğunluğun nasıl değiştiğini bilmek, uyduları izlemek, yeniden girişleri tahmin etmek, manevraları planlamak ve uzay enkazının yollarını tahmin etmek için önemlidir. Ancak bu bölgeyi doğrudan gözlemlemek hala zordur.
Termosfer, Dünya’nın yaklaşık 100 ila 1.000 kilometre (62 ila 621 mil) yukarısında uzanır. Üst atmosferin yüzde 99’undan fazlası bu bölgede elektriksel olarak nötr gazdan oluşur. Buna karşılık, iyonosferin elektriksel olarak yüklü parçacıkları yüzde 1’den daha azını oluşturur.
Dünyada bir ilk: Starlink uydusunun yörünge verilerinden termosferik hava yoğunluğunun başarılı tomografik analizi. (Fotoğraf: KyotoU / Mamoru Yamamoto)
İyonosfer, radyo sinyalleri üzerindeki etkileriyle incelenebilir. Termosferdeki nötr parçacıklar çok daha zayıf bir sinyal bırakır, bu nedenle bilim insanları genellikle özel aletlere, modellere veya tek tek uydu yolları boyunca toplanan ölçümlere güvenirler.
Kyoto Üniversitesi ekibi ise Starlink uydu takımyıldızını hareketli atmosferik sensörlerden oluşan geniş bir ağ olarak ele aldı.
Yörünge Sürtünmesini Atmosferik Verilere Dönüştürme
Her uydu termosferden geçerken, sürtünme nedeniyle yörünge enerjisinin küçük bir kısmını kaybetti. Araştırmacılar, efemeris verileri olarak bilinen, kamuya açık, ayrıntılı yörünge kayıtlarını kullanarak bu değişiklikleri hesapladılar. Daha sonra, tıbbi taramaları yeniden yapılandırmak için de kullanılan matematiksel bir yöntem olan tomografiyi, atmosferik yoğunluğun farklı konumlarda nasıl değiştiğini tahmin etmek için uyguladılar.
“Bu, uzay bilimi ve uzay mühendisliği arasında çok disiplinli bir çalışmadır,” diyor ilgili yazar Mamoru Yamamoto. “Her iki araştırma alanından da makaleler okuduktan sonra, her iki alandaki araştırmacılar arasında daha derin bir diyaloğun gerekli olduğunu fark ettik.”
Yüzlerce uydudan elde edilen ölçümlerin birleştirilmesi, araştırmacıların enlem ve boylam boyunca yoğunluğun iki boyutlu bir haritasını oluşturmalarını sağladı. Daha önceki uzay aracı gözlemlerinin çoğu, yalnızca bir uydunun bireysel rotası boyunca okumalar sağlıyordu; bu da bir manzarayı tek bir yolu takip ederek öğrenmeye benziyordu.
Uzay Hava Durumu ve Yörünge Güvenliğinin İyileştirilmesi
Yeni yöntem daha geniş bir bakış açısı sunuyor. Sonuçları, Avrupa Uzay Ajansı’nın SWARM uyduları tarafından ölçülen yoğunluk değişimleriyle oldukça tutarlıydı ve yeniden yapılandırmanın bağımsız bir kontrolünü sağladı.
Bu çalışma, aynı ekip tarafından daha önce yapılan ve termofosferik yoğunluktaki zaman ve irtifa değişimlerini incelemek için kamuya açık İki Satırlı Eleman (TLE) kayıtlarını kullanan bir çalışmayı genişletiyor. En son araştırma, yatay boyutu ekleyerek yoğunluğun bir coğrafi bölgeden diğerine nasıl farklılık gösterdiğini ortaya koyuyor.
Sistemin gelecekteki sürümleri, termofosferik yoğunluğu gerçek zamana yakın bir şekilde izleyebilir. Bu tür haritalar, uzay hava durumu tahminlerini iyileştirebilir, yörünge tahminlerini hassaslaştırabilir ve güneş fırtınaları üst atmosferi bozduğunda operatörlerin daha etkili bir şekilde yanıt vermesine yardımcı olabilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Starlink Dünyanın Her Yerinden İnternet İçin Çalışma Yapıyor