Forskere opfinder en metode til at forudsige solradioflux for to år frem

Siden lanceringen af ​​Sputnik, jordens første kunstige satellit, i 1957, mere end 41, 500 tons menneskeskabte genstande er blevet placeret i kredsløb om solen, jorden, og andre planetariske legemer. Siden den gang, de fleste genstande, såsom raketkroppe og store stykker rumaffald, genindtrådte i jordens atmosfære på en ukontrolleret måde, udgør en potentiel fare for mennesker og infrastruktur. Det er en udfordrende opgave at forudsige dato og klokkeslæt for genindtræden, da man er nødt til at specificere tætheden af ​​den øvre jordatmosfære, der er stærkt afhængig af solaktivitet, som, på tur, er svært at forudsige. Jordens atmosfære kan blive meget opvarmet på grund af solaktivitet, som får den til at udvide sig, og en satellit kan henfalde i sin bane og falde tilbage til Jorden på grund af den effekt, der er kendt som atmosfærisk modstand. Ud over, der er en masse rumaffald, meget af det meget lille; hvis et rumfartøj uventet ændrer sin bane og støder på selv et lille stykke affald, dette ville svare til at ramme en bombe på grund af den høje hastighed.

En international gruppe af forskere ledet af Skoltech-professor Tatiana Podladchikova udviklede en ny metode og software kaldet RESONANCE ("Radio Emissions from the sun:ONline ANAlytical Computer-aided Estimator"), som giver forudsigelser af solar radioflux ved F10,7 og F30 cm med en gennemløbstid på en til 24 måneder. F10.7- og F30-indeksene repræsenterer fluxtætheden af ​​solcelleradioemissioner ved en bølgelængde på 10,7 og 30 cm i gennemsnit over en time og tjener som en solproxy for den ultraviolette solemission, der opvarmer Jordens øvre atmosfære. Metoden kombinerer state-of-art fysik-baserede modeller og avancerede data assimileringsmetoder, hvor de resulterende F10.7- og F30-prognoser bruges som solinput i re-entry-forudsigelsesværktøjet til yderligere estimering af et objekts re-entry-tid.

"Vi evaluerede systematisk RESONANCE's ydeevne ved at levere forudsigelser om genindtræden på tidligere ESA-kampagner for genindtræden for 602 nyttelast og raketkroppe samt 2, 344 objekter af rumaffald, der genindtrådte fra 2006 til 2019 i løbet af den fulde 11-årige solcyklus. Testresultaterne viste, at forudsigelserne opnået af RESONANCE generelt også fører til forbedringer i prognoserne for epoker for re-entry og kan derfor anbefales som en ny operationel service til re-entry-forudsigelser og andre rumvejrapplikationer, " siger hovedforfatter og Skoltechs kandidatgraduat Elena Petrova, som i øjeblikket er i gang med sine ph.d.-studier ved Center for Mathematical Plasma Astrophysics, Leuvens katolske universitet (KU Leuven).

"Antallet af genindførte objekter er tæt forbundet med solaktivitetsniveauet:de fleste objekter vender tilbage under den maksimale solaktivitetsfase inden for den 11-årige cyklus. Interessant nok, rumaffaldets genindtrædens tid følger nøje udviklingen af ​​cyklussen, reagerer øjeblikkeligt på ændringer i solaktiviteten. På samme tid, nyttelaster og raketkroppe viser også et stort antal genindgange i løbet af cyklussens faldende fase, som kan være relateret til tidsforsinkelsen mellem solaktivitet og genindtræden for store objekter, siger professor Astrid Veronig, en medforfatter af undersøgelsen og direktør for Kanzelhöhe Observatory ved universitetet i Graz.

"Det er meget vigtigt at overvåge og forudsige solaktivitet for kredsløbsforudsigelsesbehov. F.eks. Skylab, som var beregnet til at udføre en kontrolleret re-entry i 1970'erne, faldt på Jorden på en ukontrolleret måde på grund af unøjagtige beregninger af den atmosfæriske luftmodstand på grund af solaktivitet. Et andet eksempel er den seneste opsendelse af den kinesiske Long March 5B raket den 9. maj, 2021:resterne fra dens anden fase, der bar Kinas første rumstationsmodul, foretog en ukontrolleret genindtræden og landede i Det Indiske Ocean. Derfor er udviklingen af ​​robuste og pålidelige rumvejrsoperationstjenester, der samler forskningens forkant med ingeniørapplikationer, af største betydning for beskyttelsen af ​​rum- og jordbaserede infrastrukturer og fremme af rumudforskning. Og hvilke storme end måtte rase, vi ønsker alle et godt vejr i rummet, " siger Tatiana Podladchikova, adjunkt ved Skoltech Space Center (SSC) og en forskningsmedforfatter.

I øjeblikket, holdet forbereder RESONANCE til operationel brug som en del af en ny rumvejrtjeneste til kontinuerlig forudsigelse af solenergi-radiofluxaktivitet.