Mengapa ribut geomagnet suria memusnahkan satelit seperti SpaceX Starlink

Matahari telah berhibernasi – tetapi ia sedang bangun, dan beberapa tahun akan datang mungkin melihat lebih banyak satelit rosak atau musnah akibat ribut suria berbanding sebelum ini.

SpaceX milik Elon Musk merasakan ancaman suria minggu ini: Syarikat itu menjangkakan kehilangan hampir pelancaran penuh satelit internet Starlink selepas ribut geomagnet mengganggu atmosfera Bumi dan menghantar kira-kira 40 daripada kapal angkasa itu kepada kematian awal yang berapi-api.

Tetapi ribut ini bukan perkara biasa, pakar cuaca angkasa menjelaskan kepada CNBC, dan hanya dijangka bertambah buruk dalam beberapa tahun akan datang. Matahari memulakan kitaran solar 11 tahun baharu pada Disember 2019 dan kini meningkat kepada "maksimum suria" yang dijangka mencecah pada 2025.

"Sebab mengapa [ribut suria] tidak menjadi masalah besar adalah kerana, selama tiga hingga empat tahun yang lalu, kami telah mencapai apa yang kami panggil 'minimum suria,'" kata saintis penyelidikan Aerospace Corp Tamitha Skov kepada CNBC.

Terutamanya, minimum solar baru-baru ini bertepatan dengan lonjakan besar dalam bilangan satelit di orbit Bumi yang rendah. Kira-kira 4,000 satelit kecil telah dilancarkan dalam tempoh empat tahun yang lalu, menurut analisis oleh Bryce Tech - dengan sebahagian besar daripada mereka beroperasi di orbit rendah.

"Banyak usaha komersial ini ... tidak memahami betapa ketara cuaca angkasa lepas boleh menjejaskan satelit, terutamanya satelit kecil ini," kata Skov.

Ribut geomagnet berasal dari angin suria yang dihasilkan oleh aktiviti matahari. Perisai magnet bumi membuang tenaga ribut suria ke atmosfera atas planet kita dan memanaskannya.

"Kebanyakan orang benar-benar menikmatinya, dan mereka tidak menyedarinya - kerana apa yang mereka nikmati adalah aurora," kata Skov.

Pentadbiran Lautan dan Atmosfera Kebangsaan mengukur ribut geomagnet pada skala keterukan yang semakin meningkat G1 hingga G5. Ribut yang memusnahkan satelit Starlink minggu lepas dijangkakan sebagai G1, yang dijelaskan oleh Erika Palmerio - seorang saintis penyelidikan di Predictive Science - adalah kecil dan "agak biasa", berlaku sebanyak 1,700 kali dalam kitaran suria 11 tahun. .

“G5 adalah ribut yang melampau dan ia adalah cara, lebih jarang berlaku. Kami dapati kira-kira empat daripadanya setiap kitaran,” kata Palmerio.

Palmerio menekankan bahawa ribut G5 adalah ancaman kepada perkara seperti grid elektrik atau operasi kapal angkasa, tetapi bukan manusia.

"Tiada risiko untuk manusia di darat dengan ribut ini," kata Palmerio.

Kesan sampingan lompatan dalam ketumpatan atmosfera ialah peningkatan seretan pada satelit di orbit Bumi yang rendah, yang boleh mengurangkan orbit kapal angkasa – atau, dalam kes satelit Starlink, menyebabkan mereka masuk semula dan terbakar.

Peningkatan sinaran ribut geomagnet juga boleh merosakkan kapal angkasa, Palmerio berkata, membakar instrumen atau pengesan di atas kapal.

Skov menekankan bahawa satelit Starlink adalah "sangat kecil" tetapi mempunyai panel solar yang besar untuk kuasa, pada asasnya memberikan setiap kapal angkasa payung terjun "besar".

"Ia adalah sejenis resipi untuk bencana apabila ia datang untuk menyeret," kata Skov. "Sesetengah daripada kami dalam komuniti cuaca angkasa telah bercakap tentang satelit Starlink yang jatuh dari langit selama bertahun-tahun - kerana kami tahu ia hanya menunggu masa sebaik sahaja matahari kami mula aktif semula."

Selain itu, atmosfera "spongy" Bumi bermakna tiada ketinggian minimum tertentu dalam orbit yang selamat, menurut Skov. Satelit Starlink yang musnah baru-baru ini berada pada ketinggian 210 kilometer baru sahaja dilancarkan. Itu jauh di bawah ketinggian 550 kilometer tempat satelit rangkaian yang lain dinaikkan, tetapi Skov berkata "potensi untuk seretan" masih wujud di orbit operasi Starlink.

Skov dan Palmerio menekankan bahawa kemusnahan akibat ribut geomagnet berlaku lebih kerap daripada yang biasa difikirkan, memberikan contoh daripada peristiwa suria bersejarah.

"Pada tahun 1967, NORAD [Komando Pertahanan Aeroangkasa Amerika Utara] kehilangan sambungan kepada separuh katalog satelitnya kerana ribut suria," kata Skov - satu peristiwa yang hampir membawa kepada perang nuklear.

Ribut pada tahun 1989 telah memadamkan grid elektrik di Quebec, Kanada, menghentikan dagangan di Bursa Saham Toronto, menyebabkan sensor pada Space Shuttle Discovery tidak berfungsi dalam penerbangan, dan dikreditkan sebagai punca satelit Misi Maksimum Suria jatuh dari orbit.

"Saya hanya menggaru permukaan," kata Skov, sambil menambah bahawa ia juga mempengaruhi sistem GPS dan telefon satelit "sepanjang masa."

Apa yang dipanggil "Ribut Halloween 2003" menyebabkan beberapa ribut geomagnet paling kuat yang direkodkan setakat ini, dengan Palmerio berkata peningkatan sinaran menyebabkan kemusnahan instrumen saintifik di angkasa dari orbit Bumi ke permukaan Marikh.

Perbezaan utama dalam kitaran suria semasa, berbanding dengan yang sebelumnya memuncak pada April 2014, ialah beribu-ribu lagi satelit di orbit Bumi rendah.

"Ini adalah barat liar, liar," kata Skov.