Вражаюча повітряна погоня за супутником, що падав, дала нове уявлення про вогняні процеси, які супроводжують згорання старих супутників в атмосфері. Зібрані дані допоможуть науковцям краще зрозуміти, як супутникове забруднення впливає на атмосферу Землі.
У вересні 2024 року команда європейських учених сіла на орендований бізнес-джет на острові Пасхи, щоб простежити за входом в атмосферу супутника Salsa — одного з чотирьох ідентичних супутників місії Cluster Європейського космічного агентства (ESA). Літак був обладнаний 26 камерами, які фіксували короткочасну подію у різних довжинах хвиль світла.
Перші результати цієї унікальної кампанії спостережень були оприлюднені на початку квітня на Європейській конференції з космічного сміття в Бонні, Німеччина.
Згорання супутника, яке нагадувало метеорний спалах і тривало менше 50 секунд, відбулося над Тихим океаном близько полудня за місцевим часом 8 вересня 2024 року. Яскраве денне світло ускладнило спостереження та не дозволило використати потужніші інструменти для більш детального аналізу. Тим не менш, команді вдалося отримати нові дані про згорання супутників — явище, яке досі залишається малодослідженим.
«Явище виявилося досить тьмяним — слабшим, ніж ми очікували», — розповів Штефан Льоле, дослідник з Інституту космічних систем Університету Штутгарта. — «Ми вважаємо, що це означає, що під час руйнування супутника утворились фрагменти, які рухалися повільніше та випромінювали менше світла».
Після початкового руйнування на висоті близько 80 км, дослідники фіксували фрагментацію протягом приблизно 25 секунд, після чого слід загубився на висоті 40 км. За допомогою кольорових фільтрів команді вдалося виявити вивільнення хімічних сполук під час згорання, що допомагає оцінити характер забруднення повітря.
«Ми виявили літій, калій і алюміній», — сказав Льоле. — «Але наразі ми не знаємо, яка частина потрапляє до атмосфери як довготривале забруднення, а яка осідає на Землі у вигляді дрібних крапель».
Повернення супутників в атмосферу — зростаюча проблема для глобальної наукової спільноти. Відомо, що алюміній при згоранні утворює оксид алюмінію (альуміну), який сприяє руйнуванню озонового шару та змінює здатність Землі відбивати сонячне світло, впливаючи на тепловий баланс атмосфери.
Зі зростанням кількості запусків супутників усе більше об’єктів повертається назад. Продукти їх згорання накопичуватимуться у верхніх шарах атмосфери, однак наслідки цього процесу ще не досліджені. Висоти, на яких руйнуються супутники, занадто великі для метеозондів і занизькі для орбітальних апаратів. Такі повітряні місії, як ця, — найефективніший спосіб зібрати точні дані про хімічні процеси під час згорання супутників. Проте вони дорогі та складні у реалізації. До цього лише п’ять таких подій було відстежено з повітря — серед них ступінь ракети Ariane і три вантажівки до МКС.
«Наразі дослідники, які моделюють ці події, не мають уявлення, що саме відбувається при фрагментації супутників», — зазначає Льоле. — «Спочатку треба відповісти на це питання. Потім з’ясувати, наскільки це шкідливо для атмосфери».
Дані, зібрані Льоле та його колегами, вказують, що титанові паливні баки супутника Salsa могли пережити згорання й упасти в Тихий океан. Це важливо, адже, за даними ESA, щодня на Землю падає в середньому три супутники. Більшість із них — супутники Starlink від SpaceX. Якщо перше покоління важило близько 260 кг, то новіші «V2 mini» — вже 800 кг, а майбутні V2 сягатимуть 1 250 кг. Хоча компанія запевняє, що супутники повністю згорають, залишки іноді таки досягають поверхні.
Європейська команда продовжує аналіз даних і планує звірити свої спостереження з комп’ютерними моделями, щоб краще зрозуміти, як металеві частини супутника взаємодіють з атмосферою.
«Ми порівнюємо спостереження з моделями фрагментації супутників, щоб визначити, скільки маси втрачається на кожному етапі», — сказав Їржі Шілга, керівник словацької компанії Astros Solutions, яка координувала кампанію.
Дослідники сподіваються зібрати більше даних, коли інші три супутники — Rumba, Tango і Samba — увійдуть в атмосферу у 2025–2026 роках. Всі чотири апарати працювали на орбіті з 2000 року, досліджуючи магнітне поле Землі та взаємодію з сонячним вітром. Втім, усі ці повторні входження також відбудуться вдень, що унеможливить спектроскопічні вимірювання — метод, який дозволяє визначити хімічний склад за довжинами хвиль світла. Світловий сигнал від падаючого супутника занадто слабкий, щоб пробитися крізь яскраве сонячне світло.