Міжнародна команда дослідників на чолі з вченими Інституту іоносфери НТУ «ХПІ» виявила проблему прогнозування атмосфери, яка може призводити до втрати космічних апаратів, що знаходяться на низькій навколоземній орбіті. Результати наукової роботи були опубліковані в одному з найбільш впливових видань світу про Землю та її оболонки — журналі геофізичних досліджень Geophysical Research Letters ( США). У складі вчених від Харківського Політеху, які долучилися до дослідження: директор Інституту іоносфери кандидат фізико-математичних наук Дмитро Котов, доктор філософії Марина Резниченко, кандидат технічних наук Олександр Богомаз та професор доктор технічних наук Ігор Домнін. До них приєдналися: науковці з Університету Алабами в Хантсвіллі (США), Массачусетського технологічного інституту (США), Центру космічних досліджень Польської академії наук, а також Радіоастрономічного інституту НАН України.
У лютому 2022 року фахівці компанії SpaceX та всієї космічної галузі були шоковані втратою одразу 38 супутників Starlink. Супутники перебували на проміжній низькій орбіті (~200 км) і мали бути поступово підняті на кількасот кілометрів вище, але натомість втратили керування, зійшли з орбіти та згоріли в атмосфері. Збитки SpaceX склали десятки мільйонів доларів.
«Це стало цілковитою несподіванкою для всіх, – каже лідер команди дослідників доцент, кандидат фізико-математичних наук директор Науково-дослідного Інституту іоносфери НТУ «ХПІ» Дмитро Котов. – Ніщо не вказувало на можливість такого розвитку подій, але це трапилося. Відбулася наймасовіша втрата космічних апаратів в історії». Величезні фінансові збитки і, найголовніше, необхідність запобігти повторенню подібної катастрофи спонукали шукати відповідь на головне питання: що трапилося? «Вочевидь, відповідь мала бути знайдена якнайшвидше, – розповідає Дмитро. – Важко пригадати ще один такий випадок, коли більшість фахівців у галузі космічної фізики відкладають всі свої справи і фокусуються на одній-єдиній проблемі. Але ця проблема справді того варта».
За кілька років з’явилися десятки досліджень, які пояснювали катастрофу Starlink впливом магнітних бур, які відбувалися в той самий час. «Головна проблема з цим висновком у тому, що ті магнітні бурі були дуже помірними, – пояснює Дмитро. – Вони нічим особливим не відрізнялися від подібних бур, яких були тисячі протягом космічної ери і які ніколи не призводили до таких тяжких наслідків. Ми одразу запідозрили, що причина катастрофи в чомусь іншому».
Використовуючи дані спостережень іоносфери, отримані, у тому числі, за допомогою унікального дослідницького обладнання Іоносферної обсерваторії НДІ іоносфери НТУ «ХПІ», а також математичне моделювання навколоземного космічного простору, науковці зробили два відкриття. «Перше – атмосфера вже була незвичною ще до початку магнітних бур, – каже науковець Харківського Політеху Дмитро Котов – Вона була помітно густішою за прогнози міжнародної моделі, яку фахівці використовують для обчислень гальмування супутників в атмосфері. Тобто може бути так, що Starlink зійшли б з орбіти і без впливу бурі. А друге відкриття полягає в тому, що подібні ситуації, коли атмосфера є дуже погано прогнозованою, трапляються досить часто. Отже, допоки модель атмосфери не буде вдосконалена, повторення подібних катастроф є цілком імовірним».
За словами Дмитра Котова, тепер на нас чекає ренесанс досліджень атмосфери в спокійних умовах. «Протягом кількох останніх десятиліть фокус уваги більшості дослідників змістився на вивчення екстремальних подій в навколоземному космосі – потужних магнітних бур, викликаних сильними сонячними спалахами та викидами корональної маси, – та їх ефектами в атмосфері. Це завжди викликає цікавість і вчених, і людей, які просто цікавляться навколишнім світом, і преси. Видовищні полярні сяйва, вплив на критичну інфраструктуру та на живих істот, щоразу нові особливості – все це збуджує уяву, це модно. На противагу до цього атмосфера в спокійних умовах, коли бурі не відбуваються, стала вважатися вже дуже добре відомою, прогнозованою, а значить – нецікавою. Наше відкриття свідчить про хибність такого ставлення. Спокійна атмосфера може бути непередбачуваною. І може сильно здивувати як науковців, так і власників космічних компаній і користувачів їхніх послуг – а отже, кожного з нас».
До складу команди дослідників від Інституту Іоносфери НТУ «ХПІ», крім Дмитра Котова, увійшли: доктор філософії Марина Резниченко, кандидат технічних наук Олександр Богомаз та професор доктор технічних наук Ігор Домнін. До роботи приєдналися науковці з Університету Алабами в Хантсвіллі (University of Alabama in Huntsville, США), Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology, США), Центру космічних досліджень Польської академії наук (Space Research Centre of Polish Academy of Sciences, Польща), а також Радіоастрономічного інституту НАН України.
Довідка:
Starlink — проєкт американської компанії SpaceX щодо розробки високопродуктивної супутникової платформи для виготовлення супутників зв’язку та запусків великої їх кількості (сузір’я) у космос. Система надає доступ до широкосмугового інтернету у будь-якій точці планети. Першою компанія почала обслуговувати Канаду та США (2020).
Geophysical Research Letters (GRL) – міжнародний рецензований науковий журнал, головне видання Американського геофізичного союзу, який публікує значні наукові досягнення з високим впливом в основних дисциплінах наук про Землю та її оболонки. Він містить оригінальні дослідження фізичних, хімічних і біологічних процесів, які сприяють розумінню Землі, Сонця та Сонячної системи. Прийняті до публікації результати повинні бути інноваційними, знаходитися на передньому краї однієї або кількох дисциплін і мати широкий та негайний вплив на ці дисципліни та на дослідження інших науковців. GRL входить до списку з 16 наукових журналів (разом з Nature, Science та Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), що включені до Nature Index як такі, що мають визначальний вплив на розвиток науки про Землю та навколишнє середовище (Earth & environmental sciences).
Nature Index – заснований журналом Nature індекс, який аналізує світовий розподіл наукових публікацій у журналах найвищого рівня. Останнє оновлення Nature Index включає 145 таких журналів, тобто лише 0.5% журналів, що індексуються в Scopus.
Стаття опублікована:
Geophysical Research Letters: Geophysical Research Letters – Wiley Online Library
Nature Index: FAQ | Nature Index
Читайте також:
- Василь Романчишин: «До Академії вступають талановиті діти з усієї України»
- Українська писемність: розвінчання російських міфів
- Успіх – це завжди виклик і велика праця
- Смарагдові скарби України – що є, що буде, чим «серце заспокоїться»
- Інституційна (не)спроможність влади в Україні або яку державу ми побудували?
- Час звернутися до Фройда
- Дмитро Павличко. «Пророцтво»