SpaceXのStarlinkと他の衛星は増大する太陽の脅威に直面している

軌道上の衛星の数は驚異的な速度で増加していますが、それらが太陽嵐の影響をどの程度受けやすいかについてはまだ十分に理解されていません。そして、この問題はさらに悪化する一方です。

2019年5月以来、SpaceXはスターリンク宇宙インターネットメガコンステレーションに1万機以上の衛星を打ち上げてきたが、そのうち約1000機が現在のペースで1日に1機か2機が地球の大気圏に再突入している。衛星は地球の周りに巨大な網目状に配置され、ほぼ地球全体をカバーします。これは、太陽からの荷電粒子や磁場に反応して地球の磁場が変動する太陽嵐とそれに伴う地磁気嵐が、いつ発生するかに関係なく、少なくとも一部の衛星に影響を与える可能性が高いことを意味します。

スターリンクへのこうした嵐の影響を調査するために、カリフォルニア大学アーバイン校のウンジュ・カン氏と同僚らは、2024年5月の太陽嵐の際に撮影された公開衛星追跡データを調べた。

研究者らは、嵐のピーク時に、太陽に面する地球側にあったスターリンク衛星が最大0.5キロメートルの高度低下を経験したことを発見した。これは、550キロメートルの軌道の中ではわずかな落ち込みだが、大気は入射する太陽放射の影響を受け、探査機に抵抗を生じさせるため、依然として重大なものだった。

他の地域の衛星も大きな影響を受けた。地球の磁場が太陽からの荷電粒子をより多く集めている地球の極近くの衛星や、未知の理由で惑星の磁場が弱くなっており、大気が太陽活動の影響を受けやすい南大西洋異常と呼ばれる南米地域の上の衛星などである。

研究チームが持っていたデータによると、これにより星座に異常な効果が生じたとカン氏は言う。 「1つの衛星が高度を失った場合、隣接する衛星も補償する必要があります」と彼女は言い、搭載されたイオンスラスタを使用して影響を受けた衛星を自動的に調整する。これは、衛星がネットワークを維持するために見通し内レーザーで互いに通信するためであり、チェーン内の他の衛星が追随するにつれて波状効果が生じる。 「それは波のようなものです」と、同じくカリフォルニア大学アーバイン校のチームメンバー、サンギーサ・アブドゥ・ジョティは言う。

そのため、衝突を避けるためにスターリンク群の周囲を航行しようとする他の衛星にとって問題が生じる可能性がある。 「軌道の予測可能性が低くなると、衝突のリスクが高まる可能性があります」とアブドゥ・ジョティ氏は言う。

他の公開データも太陽嵐の影響を明らかにしています。 Starlink の顧客の中には、RIPE Atlas と呼ばれるオンライン サービスを使用して接続ステータスを共有している人もいます。このデータを使用して、カン氏と彼女のチームは、2024 年 5 月の太陽嵐の間に衛星が中断され、ネットワークの停止が報告されたことを発見しました。 「パケット損失が即座に急増しました」と Kang 氏は言い、データが目的の宛先に到達しませんでした。

この研究は、スターリンクのような衛星群、さらにはアマゾンのプロジェクト・カイパーや中国でのいくつかの取り組みのような開発中の衛星群が、通信の面だけでなく、他の衛星との衝突を引き起こす可能性のある大きな位置の変化を避けるという点でも、太陽活動によって直面するであろう問題を浮き彫りにしている。

2022 年 2 月、強力な太陽嵐により、打ち上げられたばかりの約 40 基のスターリンク衛星が大気圏に叩き戻され、そこで燃え尽きました。今年初め、他の研究で、太陽活動の増加が一部のスターリンク衛星の消滅を早めていることが示された。

2024年5月の太陽嵐は、記録上最大の太陽嵐である1859年のキャリントン現象よりも約3倍弱かった。この記録的な規模の嵐は、いつか地球を再び襲う可能性が高く、巨大衛星の運営者にとっては大きな問題となる可能性がある。 「非常に大きな嵐が来れば、状況はさらに悪化するでしょう」とアブドゥ・ジョティ氏は言う。 「しかし、どれほど悪化するかはわかりません。」

今のところ、準備する時間があれば幸いです。 2024 年 5 月の嵐は、22 年周期で活動する太陽の活動のピーク時に発生しました。理論上はいつでも強力な嵐が襲う可能性があるが、星の活動が再びピークに達する2040年代にはその可能性が高くなり始めるかもしれない。その頃には、現在軌道上にある約 13,000 個の衛星と比較して、おそらく数十万個とは言わないまでも、さらに数万個以上の衛星が軌道上に存在することになるでしょう。 「衛星の数が増えれば増えるほど、この問題は大きくなります」と、衛星に対する宇宙天気の影響を追跡する米国企業レオニード・スペースの創設者スコット・シャンボー氏は言う。

「太陽嵐が発生したとき、それがより短い時間スケールで抗力にどのような影響を与えるかについての優れた予測モデルはまだありません」とシャンボー氏は言う。 「つまり、今後数時間から数日間、衛星はあなたが期待している場所に到達しないことになります。」

英国レディング大学のマシュー・オーウェンス氏は、特によく理解されていない領域の1つはサブストームであり、太陽活動による加熱によって引き起こされる大気の小さな変動であり、異なる軌道にある衛星に不均衡な影響を与える可能性があると述べている。 「磁気嵐は非常に多くのサブストームで構成されています」と彼は言いますが、「それらを予測することは信じられないほど困難です」と述べています。

スターリンクのような星座は、この活動に独自の窓を与えており、本質的には地球周回軌道上の巨大な探査機研究ネットワークとして機能しています。 「これらの衛星はおそらく、局地的な大気抵抗の変動がどのように起こるかについて、私たちが得た最初のデータ探査機です」とアブドゥ・ジョティ氏は言う。