A área ao redor da Terra está se tornando mais lotada à medida que milhares de satélites e pedaços de detritos espaciais passam pela órbita baixa da Terra. Acima, em altitudes de várias centenas de quilómetros, vestígios da atmosfera superior da Terra ainda podem produzir resistência suficiente para desacelerar os satélites. Medir com precisão a densidade atmosférica nessas altitudes é, portanto, importante para prever o movimento dos satélites e reduzir o risco de colisão.
Mais de 99 por cento da alta atmosfera consiste em um gás eletricamente neutro chamado termosfera. Palavra densidade termosférica Refere-se à densidade desta atmosfera neutra entre aproximadamente 100 e 1000 quilômetros acima da superfície da Terra. Em comparação, o gás ionizado ionosfera Representa menos de 1% da atmosfera. Como o gás ionizado afeta a forma como as ondas de rádio viajam, a ionosfera é relativamente simples de observar. As condições na termosfera são muito mais difíceis de medir.
Uma nova maneira de observar a termosfera
Melhores medições da densidade termosférica poderiam avançar na pesquisa na alta atmosfera, bem como fornecer informações valiosas para a engenharia espacial. Motivados por ambas as necessidades, investigadores da Universidade de Quioto desenvolveram uma nova técnica para observar esta região difícil de observar.
“Este é um estudo multidisciplinar entre a ciência espacial e a engenharia espacial”, diz o autor correspondente Mamoru Yamamoto. “Lendo 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 e aplicaram tomografiaUma técnica mais comumente associada a imagens médicas da alta atmosfera da Terra. Ao examinar o arrasto atmosférico através do decaimento gradual das órbitas dos satélites, a equipe estimou a densidade termosférica em torno de aproximadamente 1.200 satélites voando a uma altitude de 482 quilômetros.
Construção de mapas atmosféricos bidimensionais
Usando essas medições, os pesquisadores criaram um instantâneo bidimensional de latitude-longitude da densidade termosférica a uma altitude de cerca de 500 quilômetros. Segundo a equipe, esta representa a primeira análise tomográfica desse tipo.
O padrão de densidade resultante também mostrou forte consistência com as observações da Agência Espacial Europeia conjunto Satélites, que medem mudanças na densidade atmosférica ao longo de suas trajetórias orbitais.
O trabalho expande um estudo anterior da mesma equipe. Nessa pesquisa, os cientistas usaram informações orbitais gerais para estimar como a densidade termosférica mudou com o tempo e a altitude. elemento de duas linhasOu títuloDados dos satélites Starlink. A nova análise acrescenta outra dimensão ao examinar como a densidade varia horizontalmente ao longo da latitude e longitude, revelando mais da estrutura topográfica da termosfera.
Tornando salas de aula lotadas seguras
As descobertas podem ter benefícios práticos à medida que o número de objetos que orbitam a Terra continua a crescer. Informações mais precisas sobre a densidade atmosférica poderiam melhorar as previsões do movimento dos satélites, ajudando a reduzir a probabilidade de colisões entre satélites e entre satélites e detritos espaciais.
Esta tecnologia poderia eventualmente também suportar medições quase em tempo real da densidade atmosférica em torno dos satélites. Esse monitoramento poderia melhorar a previsão do tempo espacial e contribuir para operações de satélite mais seguras e confiáveis no futuro.
