Varför solar geomagnetiska stormar förstör satelliter som SpaceX Starlink

Solen har vilat – men den håller på att vakna och de närmaste åren kan fler satelliter skadas eller förstöras av solstormar än någonsin tidigare.

Elon Musks SpaceX känner nypa av det solhotet den här veckan: Företaget förväntar sig att förlora nästan en full uppskjutningsvärde av Starlink internetsatelliter efter att en geomagnetisk storm störde jordens atmosfär och skickade omkring 40 av rymdfarkosterna till en tidig, eldig död.

Men dessa stormar är inte ovanliga, förklarade rymdväderexperter för CNBC, och förväntas bara förvärras under de närmaste åren. Solen startade en ny 11-årig solcykel i december 2019 och rampar nu till ett "solmaximum" som förväntas träffa 2025.

"Anledningen till att [solstormar] inte har varit en stor sak är för att vi under de senaste tre till fyra åren har varit på vad vi kallar "solminimum", säger Aerospace Corps forskare Tamitha Skov till CNBC.

Noterbart är att det senaste solminimum sammanfaller med en massiv ökning av antalet satelliter i låg omloppsbana om jorden. Omkring 4,000 XNUMX små satelliter har sänts upp under de senaste fyra åren, enligt analys av Bryce Tech – med den stora majoriteten av dem som arbetar i låga omloppsbanor.

"Många av dessa kommersiella satsningar ... förstår inte hur mycket rymdväder kan påverka satelliter, speciellt dessa små satelliter," sa Skov.

En geomagnetisk storm kommer från solvinden som genereras av solens aktivitet. Jordens magnetiska sköld dumpar solstormens energi i vår planets övre atmosfär och värmer upp den.

"De flesta människor tycker verkligen om det, och de inser det inte ens - för det de njuter av är ett norrsken", sa Skov.

National Oceanic and Atmospheric Administration mäter geomagnetiska stormar på en stigande skala från G1 till G5. Stormen som förstörde Starlink-satelliterna förra veckan förväntades vara en G1, vilket Erika Palmerio – en forskare vid Predictive Science – förklarade är både liten och "ganska vanlig", som inträffar så mycket som 1,700 11 gånger under den XNUMX-åriga solcykeln .

"G5 är den extrema stormen och de är mycket, mycket mer sällsynta. Vi hittar ungefär fyra av dem per cykel, säger Palmerio.

Palmerio betonade att en G5-storm är ett hot mot saker som elnät eller rymdfarkoster, men inte människor.

"Det finns inga risker för människor på marken med dessa stormar," sa Palmerio.

Bieffekten av hoppet i atmosfärisk densitet är ett ökat motstånd på satelliter i låg omloppsbana om jorden, vilket kan minska en rymdfarkosts omloppsbana – eller, när det gäller Starlink-satelliterna, få dem att gå in igen och brinna upp.

Ökad strålning från geomagnetiska stormar kan också skada rymdfarkoster, sade Palmerio, brinnande instrument eller detektorer ombord.

Skov betonade att Starlink-satelliter är "mycket små" men har stora solpaneler för kraft, vilket i huvudsak ger varje rymdfarkost "massiva" fallskärmar.

"Det var typ det här receptet på katastrof när det kom till drag," sa Skov. "Några av oss i rymdvädergemenskapen har pratat om Starlink-satelliter som faller från himlen i flera år - eftersom vi visste att det bara var en tidsfråga så fort vår sol började bli aktiv igen."

Dessutom betyder jordens "svampiga" atmosfär att det inte finns en specifik lägsta höjd i omloppsbana som är säker, enligt Skov. Starlink-satelliterna som nyligen förstördes låg på en höjd av 210 kilometer efter att ha skjutits upp. Det är långt under höjden på 550 kilometer där resten av nätverkets satelliter är upphöjda till, men Skov sa att "potentialen för motstånd" fortfarande finns i Starlinks operativa omloppsbana.

Skov och Palmerio betonade att förstörelse på grund av geomagnetiska stormar inträffar oftare än man brukar tro, och gav exempel från historiska solhändelser.

"1967 förlorade NORAD [det nordamerikanska flygförsvarskommandot] anslutningen till halva sin katalog av satelliter på grund av en solstorm," sa Skov - en händelse som nästan ledde till ett kärnvapenkrig.

Stormar 1989 tog ner elnätet i Quebec, Kanada, stoppade handeln på Toronto-börsen, orsakade att en sensor på rymdfärjan Discovery inte fungerade under flygning och krediteras som orsaken till att satelliten Solar Maximum Mission ramlade ur bana.

"Jag skrapar bara på ytan," sa Skov och tillade att det också påverkar GPS-system och satellittelefoner "hela tiden."

De så kallade "Halloweenstormarna 2003" orsakade några av de mest kraftfulla geomagnetiska stormarna som registrerats hittills, och Palmerio sa att den ökade strålningen orsakade förstörelsen av vetenskapliga instrument i rymden från jordens bana till Mars yta.

Den största skillnaden i den nuvarande solcykeln, jämfört med den föregående som nådde sin topp i april 2014, är de tusentals fler satelliterna i låg omloppsbana om jorden.

"Detta är det vilda, vilda västern", sa Skov.