Hvorfor geomagnetiske solstorme ødelægger satellitter som SpaceX Starlink

Solen har gået i dvale – men den er ved at vågne op, og de næste par år kan flere satellitter blive beskadiget eller ødelagt af solstorme end nogensinde før.

Elon Musks SpaceX mærker klemmen af ​​denne soltrussel i denne uge: Virksomheden forventer at miste næsten en fuld opsendelsesværdi af Starlink internetsatellitter efter en geomagnetisk storm forstyrrede Jordens atmosfære og sendte omkring 40 af rumfartøjet til en tidlig, brændende død.

Men disse storme er ikke ualmindelige, forklarede rumvejreksperter til CNBC, og forventes kun at blive værre i løbet af de næste par år. Solen startede en ny 11-årig solcyklus i december 2019 og er nu på vej til et "solmaksimum", der forventes at ramme i 2025.

"Grunden til, at [solstorme] ikke har været en stor sag, er, fordi vi i de sidste tre til fire år har været på det, vi kalder 'solminimum'," fortalte Aerospace Corps forsker Tamitha Skov til CNBC.

Navnlig falder det nylige solminimum sammen med en massiv stigning i antallet af satellitter i lav kredsløb om Jorden. Omkring 4,000 små satellitter er blevet opsendt i løbet af de seneste fire år, ifølge analyse fra Bryce Tech - med langt størstedelen af ​​dem, der opererer i lave kredsløb.

"Mange af disse kommercielle foretagender ... forstår ikke, hvor markant rumvejr kan påvirke satellitter, især disse små satellitter," sagde Skov.

En geomagnetisk storm kommer fra solvind genereret af solens aktivitet. Jordens magnetiske skjold dumper solstormens energi ned i vores planets øvre atmosfære og varmer den op.

"De fleste mennesker nyder det virkelig, og de er ikke engang klar over det - for det, de nyder, er et nordlys," sagde Skov.

National Oceanic and Atmospheric Administration måler geomagnetiske storme på en stigende sværhedsgrad fra G1 til G5. Stormen, der ødelagde Starlink-satellitterne i sidste uge, forventedes at være en G1, som Erika Palmerio - en forsker ved Predictive Science - forklarede er både mindre og "ganske almindelig", der sker så meget som 1,700 gange i den 11-årige solcyklus. .

"G5 er den ekstreme storm, og de er langt, meget mere sjældne. Vi finder omkring fire af dem pr. cyklus,” sagde Palmerio.

Palmerio understregede, at en G5-storm er en trussel mod ting som elektriske net eller rumfartøjsoperationer, men ikke mennesker.

"Der er ingen risici for mennesker på jorden med disse storme," sagde Palmerio.

Bivirkningen af ​​springet i atmosfærisk tæthed er et øget træk på satellitter i lav kredsløb om jorden, hvilket kan reducere et rumfartøjs kredsløb – eller, i Starlink-satelliternes tilfælde, få dem til at komme ind igen og brænde op.

Øget stråling af geomagnetiske storme kan også beskadige rumfartøjer, sagde Palmerio, brændende instrumenter eller detektorer ombord.

Skov understregede, at Starlink-satellitter er "meget små", men har store solpaneler til strøm, hvilket i det væsentlige giver hvert rumfartøj "massive" faldskærme.

"Det var sådan en opskrift på katastrofe, når det kom til træk," sagde Skov. "Nogle af os i rumvejrsamfundet har talt om Starlink-satellitter, der falder ud af himlen i årevis - fordi vi vidste, at det kun var et spørgsmål om tid, så snart vores sol begyndte at blive aktiv igen."

Derudover betyder Jordens "svampede" atmosfære, at der ikke er en specifik minimumshøjde i kredsløb, der er sikker, ifølge Skov. De nyligt ødelagte Starlink-satellitter befandt sig i en højde af 210 kilometer, da de netop var blevet opsendt. Det er et godt stykke under de 550 kilometers højde, hvor resten af ​​netværkets satellitter er hævet til, men Skov sagde, at "potentialet for modstand" stadig eksisterer i Starlinks operationelle kredsløb.

Skov og Palmerio understregede, at ødelæggelse på grund af geomagnetiske storme sker oftere end almindeligt antaget, idet de gav eksempler fra historiske solbegivenheder.

"I 1967 mistede NORAD [den nordamerikanske luft- og rumforsvarskommando] forbindelsen til halvdelen af ​​sit katalog af satellitter på grund af en solstorm," sagde Skov - en begivenhed, der næsten førte til en atomkrig.

Storme i 1989 tog det elektriske netværk ned i Quebec, Canada, stoppede handelen på Toronto Stock Exchange, fik en sensor på Space Shuttle Discovery til at fungere dårligt under flyvningen, og krediteres som årsagen til, at Solar Maximum Mission-satellitten faldt ud af kredsløb.

"Jeg ridser kun i overfladen," sagde Skov og tilføjede, at det også påvirker GPS-systemer og satellittelefoner "hele tiden."

De såkaldte "Halloween-storme fra 2003" forårsagede nogle af de mest kraftfulde geomagnetiske storme, der er registreret til dato, og Palmerio sagde, at den øgede stråling forårsagede ødelæggelsen af ​​videnskabelige instrumenter i rummet lige fra Jordens kredsløb til Mars overflade.

Den største forskel i den nuværende solcyklus sammenlignet med den forrige, der toppede i april 2014, er de tusindvis flere satellitter i lav kredsløb om Jorden.

"Dette er det vilde, vilde vesten," sagde Skov.