قام العلماء بتقييم التهديد المتزايد للأقمار الصناعية من الشمس

يتزايد عدد الأقمار الصناعية في المدار بوتيرة سريعة، ولكننا لا نزال لا نملك فهمًا واضحًا لمدى تعرضها للعواصف الشمسية، وستزداد هذه المشكلة سوءًا.

منذ مايو 2019، أطلقت شركة SpaceX أكثر من 10000 قمر صناعي في المدار لكوكبة Starlink الضخمة للإنترنت الفضائي العالمي، على الرغم من أن حوالي ألف منها قد غادرت المدار بالفعل واحترقت في الغلاف الجوي للأرض (يحدث هذا الآن بمعدل قمر صناعي واحد أو اثنين يوميًا). يتم نشر الأقمار الصناعية في شبكة عملاقة عبر الكوكب، تغطي الكرة الأرضية بأكملها تقريبًا. وهذا يعني أن التوهج الشمسي والعاصفة المغناطيسية الناتجة من المحتمل جدًا أن يؤثرا على بعض هذه الأقمار الصناعية على الأقل، بغض النظر عن وقت حدوثها.

لدراسة تأثير مثل هذه الكوارث على الأقمار الصناعية الأرضية، قامت جامعة كاليفورنيا في إيرفين (UC Irvine) ب بيانات تتبع ستارلينك المتاحة للجمهور والتي تم جمعها خلال العاصفة الشمسية في مايو 2024. نتائج البحث متاحة على خادم ما قبل الطباعة arXiv.

وتبين أنه في ذروة العاصفة، فقدت الأقمار الصناعية الموجودة على الجانب النهاري من الأرض ما يصل إلى نصف كيلومتر من الارتفاع. بالنسبة لمدارات ستارلينك التي يبلغ طولها 550 كيلومترًا، يعد هذا انخفاضًا طفيفًا، لكنه لا يزال ملحوظًا، لأنه تحت تأثير الإشعاع الشمسي، يخلق الغلاف الجوي مقاومة إضافية للمركبات الفضائية.

كما تأثرت الأقمار الصناعية في مناطق أخرى بشدة – على سبيل المثال، فوق المناطق القطبية الأقل حماية، وكذلك شذوذ جنوب المحيط الأطلسي.
عواقب ضربة الشمس
تختلف عواقب “الهجمات” الشمسية على الأقمار الصناعية في الأبراج عن تأثيرها على الأجهزة الفردية.

“إذا فقد أحد الأقمار الصناعية ارتفاعه، يضطر القمر الصناعي المجاور إلى تعويض هذا التغيير”، كما يوضح عالم تكنولوجيا المعلومات إيونجو كانغ من جامعة كاليفورنيا في إيرفين، وأحد المؤلفين.

تقوم بتشغيل محركاتها الأيونية للتكيف تلقائيًا مع القمر الصناعي المتأثر حيث تتواصل المركبة مع بعضها البعض عبر أشعة الليزر في خط البصر للحفاظ على الشبكة. وهذا يخلق تأثيرًا مضاعفًا حيث أن الأقمار الصناعية الأخرى في السلسلة تفعل الشيء نفسه، كما يقول المؤلف المشارك سانجيتا عبدو جيوتي، وهو أيضًا من جامعة كاليفورنيا في إيرفين: “إنها مثل الموجة”.

وهذا قد يخلق مشاكل للأقمار الصناعية الأخرى التي تحاول المناورة حول كوكبة ستارلينك لتجنب الاصطدام. يقول عبده جيوتي: “عندما تصبح المسارات أقل قابلية للتنبؤ بها، فإن ذلك يزيد من خطر الاصطدامات”.

ولا تؤثر هذه التقلبات على موقع الأقمار الصناعية فحسب، بل تؤثر أيضًا على عملها. وفقًا لخدمة RIPE Atlas، خلال عاصفة شمسية في مايو 2024، انخفضت جودة اتصالات Starlink بشكل حاد.

يقول كان: “لقد شهدنا زيادة حادة في فقدان حزم البيانات”.

توهج شمسي قوي في فبراير 2022 انخفض من المدار تم إطلاق حوالي 40 قمرًا صناعيًا من Starlink للتو واحترقت في الغلاف الجوي. دراسات أخرى أظهر أن النشاط الشمسي المتزايد يؤدي إلى تسريع خروج بعض مركبات ستارلينك الفضائية من مدارها.

كانت العاصفة الشمسية في مايو 2024 أضعف بحوالي ثلاث مرات من أكبر عاصفة شمسية مسجلة، وهي حدث كارينغتون عام 1859. ولا يمكن استبعاد حدوث عاصفة بهذا الحجم القياسي في المستقبل.

ويحذر عبده جيوتي قائلاً: “مع وجود عاصفة قوية للغاية، ستكون العواقب أكثر خطورة بكثير”. “لكننا لا نعرف بالضبط كم.”

وقت للتحضير
لا يزال وقت للاستعداد. في عام 2024، تجاوزت الشمس ذروة نشاطها، والتي تبلغ دورة مدتها 22 عامًا. من الناحية النظرية، من الممكن حدوث كارثة قوية في أي وقت، لكن الاحتمال سيكون أعلى في أربعينيات القرن الحادي والعشرين، عندما يصل نشاط نجمنا إلى ذروته مرة أخرى. وبحلول ذلك الوقت، من المرجح أن يكون عشرات إن لم يكن مئات الآلاف من الأقمار الصناعية في المدار، مقارنة بحوالي 13000 اليوم.

يقول سكوت شامبو، مؤسس شركة ليونيد سبيس، وهي شركة أمريكية تراقب تأثيرات الطقس الفضائي على الأقمار الصناعية: “تزداد المشكلة سوءا مع تزايد عدد الأقمار الصناعية”. “عندما تحدث عاصفة شمسية، ليس لدينا حتى الآن نماذج تنبؤية جيدة للتنبؤ بكيفية تأثيرها على السحب الجوي على المدى القصير. وهذا يعني أنه في الساعات والأيام المقبلة لن تكون أقمارنا الصناعية في المكان الذي توقعناه”.

العواصف الفرعية غير مفهومة بشكل ، وهي اضطرابات صغيرة في غلافنا الجوي ناجمة عن التسخين الناتج عن النشاط الشمسي والتي يمكن أن تؤثر بشكل غير متناسب على الأقمار الصناعية في مدارات مختلفة، ويضيف البروفيسور ماثيو أوينز من جامعة ريدينغ: “تتكون العاصفة المغناطيسية الأرضية من العديد من العواصف الفرعية، لكن من الصعب للغاية التنبؤ بها”.

توفر الكوكبات مثل ستارلينك رؤية فريدة لهذه المنطقة، حيث تعمل بشكل أساسي كشبكة بحثية عملاقة من المجسات في مدار الأرض. يؤكد عبده جيوتي أن “هذه الأقمار الصناعية كانت أولى مجساتنا لجمع البيانات حول التغيرات المحلية في مقاومة الغلاف الجوي”.

هل من الممكن حدوث توهج فائق قوي على الشمس في العقود القادمة؟

النشاط الشمسي يضر بالأقمار الصناعية: دراسة

اشترك واقرأ “العلم” فيبرقية