يواجه Starlink التابع لشركة SpaceX والأقمار الصناعية الأخرى تهديدًا متزايدًا من الشمس

إن عدد الأقمار الصناعية في المدار يتزايد بمعدل هائل، ولكن ليس لدينا حتى الآن فهم جيد لمدى تعرضها للعواصف الشمسية – وهذه المشكلة سوف تزداد سوءا.

منذ مايو 2019، أطلقت SpaceX أكثر من 10000 قمر صناعي في كوكبة الإنترنت الفضائية الضخمة Starlink، على الرغم من أن حوالي 1000 منها قد عادت إلى الغلاف الجوي للأرض بمعدل واحد أو اثنين يوميًا. يتم نشر الأقمار الصناعية في شبكة عملاقة حول الكوكب، تشمل تقريبًا الكرة الأرضية بأكملها. وهذا يعني أن العاصفة الشمسية والعواصف المغناطيسية الأرضية المصاحبة لها، عندما يتقلب المجال المغناطيسي لكوكبنا استجابة للجسيمات المشحونة والمجالات المغناطيسية من الشمس، من المرجح أن تؤثر على بعض الأقمار الصناعية على الأقل، بغض النظر عن وقت حدوثها.

وللتحقق من تأثيرات مثل هذه العواصف على ستارلينك، نظرت إيونجو كانج – من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين – وزملاؤها في بيانات تتبع الأقمار الصناعية العامة التي تم التقاطها خلال عاصفة شمسية في مايو 2024.

ووجدوا أنه في ذروة العاصفة، شهدت أقمار ستارلينك الصناعية التي كانت على جانب الأرض المواجه للشمس، انخفاضًا في الارتفاع يصل إلى نصف كيلومتر، وهو انخفاض صغير في مداراتها البالغة 550 كيلومترًا، لكنه لا يزال كبيرًا، حيث تأثر الغلاف الجوي بالإشعاع الشمسي الوارد، مما أدى إلى السحب على المركبة الفضائية.

وتأثرت الأقمار الصناعية في مناطق أخرى بشكل كبير أيضًا، مثل تلك الموجودة بالقرب من قطبي الأرض، حيث ينقل المجال المغناطيسي لكوكبنا المزيد من الجزيئات المشحونة من الشمس، وتلك الموجودة فوق منطقة في أمريكا الجنوبية تسمى شذوذ جنوب المحيط الأطلسي، حيث لأسباب غير معروفة، يكون المجال المغناطيسي للكوكب أضعف وبالتالي يكون الغلاف الجوي أكثر عرضة للنشاط الشمسي.

ويقول كانج إن هذا خلق تأثيرًا غير عادي في الكوكبة، وفقًا للبيانات التي حصل عليها الفريق. وتقول: “إذا فقد أحد الأقمار الصناعية ارتفاعه، فسيتعين على القمر الصناعي المجاور أيضًا التعويض عنه”، وذلك باستخدام أجهزة الدفع الأيونية الموجودة على متنه لمطابقة القمر الصناعي المتأثر تلقائيًا لأن الأقمار الصناعية تتواصل مع بعضها البعض عن طريق أشعة الليزر في خط البصر للحفاظ على الشبكة، مما يخلق تأثيرًا متموجًا بينما تحذو الأقمار الصناعية الأخرى في السلسلة حذوها. تقول سانجيثا عبده جيوثي، عضوة الفريق، والتي تعمل أيضًا بجامعة كاليفورنيا في إيرفين: “إنها أشبه بالأمواج”.

وقد يشكل ذلك مشاكل للأقمار الصناعية الأخرى التي تحاول التنقل حول كوكبة ستارلينك لتجنب الاصطدام. يقول عبده جيوثي: “عندما تكون قدرتنا على التنبؤ بالمسارات أقل، يمكن أن يزيد ذلك من خطر الاصطدامات”.

كما تسلط البيانات العامة الأخرى الضوء على تأثير العواصف الشمسية. يستخدم بعض عملاء Starlink خدمة عبر الإنترنت تسمى RIPE Atlas لمشاركة حالة اتصالهم. وباستخدام هذه البيانات، وجدت كانج وفريقها أنه تم الإبلاغ عن انقطاع الشبكة خلال العاصفة الشمسية في مايو 2024، حيث تعطلت الأقمار الصناعية. يقول كانج: “كان هناك ارتفاع فوري في فقدان الحزم”، حيث لا تصل البيانات إلى وجهتها المقصودة.

يسلط البحث الضوء على المشكلات التي ستواجهها كوكبات مثل ستارلينك – بالإضافة إلى الأبراج النامية مثل مشروع كويبر من أمازون والعديد من الجهود في الصين – من النشاط الشمسي، ليس فقط فيما يتعلق بالاتصالات ولكن أيضًا في تجنب التغييرات الكبيرة في الموقع التي قد تسبب تصادمًا مع أقمار صناعية أخرى.

في فبراير 2022، تسببت عاصفة شمسية قوية في طرد حوالي 40 قمرًا صناعيًا من أقمار Starlink التي تم إطلاقها للتو إلى الغلاف الجوي، حيث احترقت. وفي وقت سابق من هذا العام، أظهرت أبحاث أخرى أن زيادة النشاط الشمسي يسرع من زوال بعض أقمار ستارلينك الصناعية.

كانت العاصفة الشمسية في مايو 2024 أضعف بنحو ثلاث مرات من أكبر عاصفة شمسية مسجلة، وهي حدث كارينجتون عام 1859. ومن المرجح أن تضرب عاصفة بهذا الحجم القياسي الأرض مرة أخرى في مرحلة ما، مع احتمال حدوث مشكلات كبيرة لمشغلي الكوكبة الضخمة. يقول عبده جيوثي: “مع وجود عاصفة كبيرة جدًا، سيكون الأمر أسوأ بكثير”. “لكننا لا نعرف إلى أي مدى أسوأ.”

في الوقت الحالي، نأمل أن يكون لدينا بعض الوقت للاستعداد. وضربت عاصفة مايو 2024 خلال ذروة نشاط الشمس، والذي يعمل على دورة مدتها 22 عامًا. من الناحية النظرية، يمكن لعاصفة قوية أن تضرب في أي لحظة، لكنها قد تصبح أكثر احتمالا في أربعينيات القرن الحالي، عندما يصل نشاط النجم إلى ذروته مرة أخرى. وبحلول ذلك الوقت، من المحتمل أن يكون هناك عشرات الآلاف، إن لم يكن مئات الآلاف، من الأقمار الصناعية في المدار، مقارنة بنحو 13 ألف قمر صناعي في المدار اليوم. يقول سكوت شامبو، مؤسس شركة ليونيد سبيس، وهي شركة أمريكية تتعقب تأثير طقس الفضاء على الأقمار الصناعية: “تتفاقم المشكلة كلما زاد عدد الأقمار الصناعية لديك”.

يقول شامبو: «عندما تضرب عاصفة شمسية، لا نملك حتى الآن نماذج تنبؤية رائعة حول كيفية تأثير ذلك على السحب على نطاق زمني أقصر. “وهذا يعني أنه خلال الساعات أو الأيام القادمة، لن تكون أقمارك الصناعية في المكان الذي تعتقد أنها ستكون فيه.”

يقول ماثيو أوينز من جامعة ريدينغ بالمملكة المتحدة إن إحدى المناطق غير المفهومة بشكل جيد هي العواصف الفرعية، وهي اختلافات صغيرة في غلافنا الجوي ناجمة عن التسخين الناتج عن النشاط الشمسي، والتي يمكن أن تؤثر بشكل غير متناسب على الأقمار الصناعية في مدارات مختلفة. ويقول: “تتكون العاصفة المغناطيسية الأرضية من العديد والعديد من العواصف الفرعية، لكن التنبؤ بها أمر صعب للغاية”.

تعطي الكوكبات مثل ستارلينك نافذة فريدة لهذا النشاط، حيث تعمل بشكل أساسي كشبكة بحثية عملاقة من المجسات في مدار الأرض. يقول عبده جيوثي: “ربما تكون هذه الأقمار الصناعية هي أول مسبار بيانات لدينا حول كيفية حدوث تغيرات السحب المحلية في الغلاف الجوي”.