Mehr als 1.200 Starlink-Satelliten verrichten nun doppelte Arbeit als Riesenscanner für die obere Erdatmosphäre. Forscher in Japan haben ihre Orbitaldaten genutzt, um eine neue Karte der Thermosphäre zu erstellen, jener schwer fassbaren Schicht, die Satelliten abbremsen und den Weltraumverkehr erschweren kann.
Eine clevere Nutzung öffentlicher Satellitendaten
Die Thermosphäre liegt zwischen 100 und 1.000 Kilometern über der Erde. Sie besteht hauptsächlich aus neutralem Gas und macht über 99 Prozent der oberen Atmosphäre aus. Die Ionosphäre hingegen ist ionisiert und leicht zu verfolgen, weil sie Radiowellen beeinflusst. Die Thermosphäre ist viel schwerer zu beobachten, was sie für Wissenschaftler und Ingenieure gleichermaßen zu einem blinden Fleck gemacht hat.
Forscher der Universität Kyoto fanden einen Ausweg. Sie nutzten öffentlich verfügbare Orbitaldaten von Starlink-Satelliten und wandten die Tomographie, eine Technik, die oft in der medizinischen Bildgebung verwendet wird, auf die obere Atmosphäre an. Indem sie maßen, wie der atmosphärische Widerstand die Umlaufbahnen der Satelliten allmählich verlangsamte, schätzten sie die Dichte der Thermosphäre um etwa 1.200 Satelliten, die in 482 Kilometern Höhe fliegen.
Eine zweidimensionale Karte bei 500 Kilometern
Das Team verwandelte diese Messungen in eine zweidimensionale Breiten-Längen-Momentaufnahme der Thermosphärendichte in etwa 500 Kilometern Höhe über der Erde. Sie sagen, dies sei die erste tomographische Analyse ihrer Art. Die Dichtemuster stimmten mit Beobachtungen der SWARM-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation überein, die die atmosphärische Dichte entlang ihrer Bahnen messen.
Die Arbeit baut auf einer früheren Studie derselben Gruppe auf. In jener Forschung schätzten sie, wie sich die Dichte der Thermosphäre über Zeit und Höhe verändert, anhand allgemeiner Orbitaldaten. Die neue Methode geht weiter, indem sie eine räumliche Karte erstellt.
Warum das für überfüllte Umlaufbahnen wichtig ist
Der erdnahe Orbit wird mit Satelliten und Weltraumschrott immer voller. Selbst dünne Spuren der oberen Atmosphäre können genug Widerstand erzeugen, um die Bahn eines Satelliten zu verändern. Genaue Dichtemessungen sind entscheidend, um die Bewegung von Satelliten vorherzusagen und Kollisionen zu vermeiden. Diese neue Technik bietet eine Möglichkeit, die Thermosphäre genauer zu überwachen, und nutzt Daten, die bereits gesammelt werden.
Die Forscher beschreiben die Arbeit als Brücke zwischen Weltraumwissenschaft und Weltraumtechnik. Sie hoffen, dass ein tieferer Dialog zwischen diesen Bereichen zu besseren Werkzeugen für die Erforschung der oberen Atmosphäre und für die Sicherheit im Weltraum führen wird. Der Ansatz könnte die Satellitenverfolgung schärfen und das wachsende Kollisionsrisiko in zunehmend überfüllten Umlaufbahnen verringern.
