Нестандартный сценарий. Одна мощная солнечная буря может остановить космические полеты

Об этом говорится в новом научном исследовании, опубликованном в виде препринта на платформе arXiv.

Авторы работы сравнивают современную систему спутниковых мегасозвездий с «карточным домом» — нестабильной конструкцией, которая может разрушиться из-за одной серьезной проблемы. Речь идет о тысячах спутников на низкой околоземной орбите, в частности Starlink.

По подсчетам исследователей, сближение двух спутников на расстояние менее одного километра происходит в среднем каждые 22 секунды среди всех мегасозвездий. Для Starlink такие опасные сближения случаются примерно раз в 11 минут. Чтобы избежать столкновений, каждый спутник Starlink в среднем выполняет около 41 маневра в год.

В исследовании объясняется, что солнечные бури являются одним из самых опасных «нестандартных сценариев» для такой системы. Они влияют на спутники двумя основными способами.

Во-первых, солнечные бури нагревают верхние слои атмосферы. Из-за этого растет сопротивление для спутников, их положение становится менее точным, а для удержания орбиты и избежания столкновений требуется больше топлива. Во время солнечной бури в мае 2024 года более половины спутников на низкой орбите были вынуждены тратить топливо на корректировку своего положения.

Во-вторых, солнечные бури могут повреждать навигационные и коммуникационные системы спутников. В таком случае они теряют возможность получать команды и выполнять маневры уклонения. В сочетании с повышенным сопротивлением атмосферы это может быстро привести к массовым столкновениям.

Одним из возможных последствий является так называемый синдром Кесслера — ситуация, когда вокруг Земли образуется плотное облако обломков, и запуск новых аппаратов становится практически невозможным. Обычно считается, что такой сценарий развивается десятилетиями, но авторы исследования отмечают, что все может произойти значительно быстрее.

Для этого они предложили новый показатель — «часы CRASH», который показывает, за какое время может произойти катастрофическое столкновение, если спутники потеряют управление. По их расчетам, по состоянию на июнь 2025 года в случае потери возможности управлять спутниками столкновение может произойти примерно за 2,8 дня. Для сравнения, в 2018 году, до массового запуска мегасозвездий, этот показатель составлял около 121 дня.

Кроме того, даже потеря контроля лишь на 24 часа, по оценкам ученых, дает около 30% вероятности катастрофического столкновения, которое может запустить длительный процесс образования опасного облака обломков.

В исследовании также отмечается, что солнечные бури обычно предсказывают максимум за один-два дня, а возможности полностью защитить спутники от их воздействия ограничены. В случае потери оперативного контроля у специалистов будет лишь несколько дней, чтобы восстановить управление, прежде чем система начнет разрушаться.

Авторы напоминают, что в истории уже был пример сверхмощной солнечной бури — событие Каррингтона 1859 года. Если буря подобной силы произойдет сегодня, она может лишить человечество возможности управлять спутниками на значительно более долгое время, чем несколько дней.

Исследование подчеркивает, что даже одно экстремальное солнечное событие может серьезно повредить спутниковую инфраструктуру и надолго ограничить доступ человечества к космосу. Ученые подчеркивают важность осознания этих рисков при дальнейшем развитии спутниковых мегасозвездий.