Hvorfor geomagnetiske solstormer ødelegger satellitter som SpaceX Starlink

Solen har gått i dvale – men den våkner, og de neste årene kan flere satellitter bli skadet eller ødelagt av solstormer enn noen gang før.

Elon Musks SpaceX føler klypen av soltrusselen denne uken: Selskapet forventer å miste nesten en full oppskytningsverdi av Starlink internettsatellitter etter at en geomagnetisk storm forstyrret jordens atmosfære og sendte rundt 40 av romfartøyet til en tidlig, brennende død.

Men disse stormene er ikke uvanlige, forklarte romværeksperter til CNBC, og forventes bare å forverres i løpet av de neste årene. Solen startet en ny 11-årig solsyklus i desember 2019 og er nå på vei mot et "solmaksimum" som forventes å treffe i 2025.

"Grunnen til at [solstormer] ikke har vært en stor sak, er fordi vi de siste tre til fire årene har vært på det vi kaller "solar minimum," sa Aerospace Corps forsker Tamitha Skov til CNBC.

Spesielt faller det nylige solminimum sammen med en massiv økning i antall satellitter i lav jordbane. Rundt 4,000 små satellitter har blitt skutt opp i løpet av de siste fire årene, ifølge analyse fra Bryce Tech – med det store flertallet av dem som opererer i lave baner.

"Mange av disse kommersielle satsingene ... forstår ikke hvor mye romvær kan påvirke satellitter, spesielt disse små satellittene," sa Skov.

En geomagnetisk storm kommer fra solvind generert av solens aktivitet. Jordens magnetiske skjold dumper solstormens energi inn i planetens øvre atmosfære og varmer den opp.

"De fleste liker det virkelig, og de skjønner det ikke engang - fordi det de nyter er et nordlys," sa Skov.

National Oceanic and Atmospheric Administration måler geomagnetiske stormer på en økende alvorlighetsskala fra G1 til G5. Stormen som ødela Starlink-satellittene forrige uke var forventet å være en G1, som Erika Palmerio – en forsker ved Predictive Science – forklarte er både liten og "ganske vanlig", og skjer så mye som 1,700 ganger i den 11-årige solsyklusen. .

"G5 er den ekstreme stormen, og de er mye, mye mer sjeldne. Vi finner omtrent fire av dem per syklus," sa Palmerio.

Palmerio understreket at en G5-storm er en trussel mot ting som elektriske nett eller romfartøyoperasjoner, men ikke mennesker.

"Det er ingen risiko for mennesker på bakken med disse stormene," sa Palmerio.

Bivirkningen av hoppet i atmosfærisk tetthet er en økt luftmotstand på satellitter i lav jordbane, noe som kan redusere et romfartøys bane – eller, når det gjelder Starlink-satellittene, få dem til å gå inn igjen og brenne opp.

Økt stråling av geomagnetiske stormer kan også skade romfartøyer, sa Palmerio, brennende instrumenter eller detektorer ombord.

Skov understreket at Starlink-satellitter er "veldig små", men har store solcellepaneler for strøm, noe som i hovedsak gir hvert romfartøy "massive" fallskjermer.

"Det var en slags oppskrift på katastrofe når det kom til drag," sa Skov. "Noen av oss i romværsamfunnet har snakket om Starlink-satellitter som faller ut av himmelen i årevis - fordi vi visste at det bare var et spørsmål om tid så snart solen begynte å bli aktiv igjen."

I tillegg betyr jordens "svampaktige" atmosfære at det ikke er en spesifikk minimumshøyde i bane som er trygg, ifølge Skov. Starlink-satellittene som nylig ble ødelagt, var i en høyde av 210 kilometer etter å ha blitt skutt opp. Det er godt under 550 kilometers høyde der resten av nettverkets satellitter er hevet til, men Skov sa at "potensialet for luftmotstand" fortsatt eksisterer i Starlinks operative bane.

Skov og Palmerio la vekt på at ødeleggelse på grunn av geomagnetiske stormer skjer oftere enn vanlig antatt, og ga eksempler fra historiske solarrangementer.

"I 1967 mistet NORAD [den nordamerikanske luftfartsforsvarskommandoen] forbindelsen til halve katalogen av satellitter på grunn av en solstorm," sa Skov - en hendelse som nesten førte til en atomkrig.

Stormer i 1989 tok ned det elektriske nettet i Quebec, Canada, stoppet handelen på Toronto Stock Exchange, fikk en sensor på Space Shuttle Discovery til å svikte under flyvningen, og er kreditert som årsaken til at Solar Maximum Mission-satellitten falt ut av bane.

"Jeg skraper bare på overflaten," sa Skov og la til at det også påvirker GPS-systemer og satellitttelefoner "hele tiden."

De såkalte "Halloween-stormene fra 2003" forårsaket noen av de kraftigste geomagnetiske stormene som er registrert til dags dato, og Palmerio sa at den økte strålingen forårsaket ødeleggelsen av vitenskapelige instrumenter i verdensrommet som strekker seg fra jordens bane til overflaten av Mars.

Den største forskjellen i den nåværende solsyklusen, sammenlignet med den forrige som nådde toppen i april 2014, er de tusenvis flere satellittene i lav jordbane.

"Dette er det ville, ville vesten," sa Skov.