İklim değişikliği, uzayda güvenli bir şekilde yörüngede olabilecek uydu sayısını azaltabilir

MIT havacılık mühendisleri, sera gazı emisyonlarının, zamanla orada sürdürülebilir bir şekilde çalışabilecek uydu sayısını azaltacak şekilde, dünyaya yakın alan ortamını değiştirdiğini bulmuşlardır.

Bir çalışmak İçinde görünmek Doğa SürdürülebilirliğiAraştırmacılar, karbondioksit ve diğer sera gazlarının üst atmosferin küçülmesine neden olabileceğini bildiriyor. Özel ilginin atmosferik tabakası, uluslararası uzay istasyonu ve çoğu uydu yörüngesinin bugün yörüngesinde olduğu termosferdir.

Termosfer kasıldığında, azalan yoğunluk atmosferik sürüklemeyi azaltır – eski uyduları ve diğer kalıntıları hava molekülleriyle karşılaşacakları ve yanacakları yüksekliklere kadar çeken bir kuvvet.

Bu nedenle daha az sürükleme, onlarca yıldır aranan bölgeleri çöpe atacak ve yörüngedeki çarpışma potansiyelini artıracak uzay önemsiz için uzun ömürlü yaşamlar anlamına gelir.

Ekip, düşük toprak yörüngesinin “uydu taşıma kapasitesini” tahmin etmek için karbon emisyonlarının üst atmosfer ve yörünge dinamiklerini nasıl etkilediğine dair simülasyonlar yaptı. Bu simülasyonlar, 2100 yılına kadar, en popüler bölgelerin taşıma kapasitesinin sera gazlarının etkileri nedeniyle% 50-66 oranında azaltılabileceğini öngörmektedir.

MIT’in Havacılık ve Astronotik Bölümü (Aeroastro) Doçent Richard Linares, “Son 100 yılda yeryüzündeki sera gazları ile olan davranışlarımız, önümüzdeki 100 yıl içinde uyduları nasıl işlettiğimiz üzerinde bir etkiye sahip.” Diyor.

Aeroastro’da yüksek lisans öğrencisi William Parker, “İklim değişikliği statükoyu bozduğundan üst atmosfer kırılgan bir durumdadır.”

“Aynı zamanda, özellikle uzaydan geniş bant interneti teslim etmek için başlatılan uydu sayısında büyük bir artış oldu. Bu aktiviteyi dikkatlice yönetmezsek ve emisyonlarımızı azaltmak için çalışmazsak, alan çok kalabalık olabilir, daha fazla çarpışmaya ve enkazlara yol açabilir.”

Çalışma, Birmingham Üniversitesi’nden ortak yazar Matthew Brown’u içeriyor.

Gökyüzü Düşüşü

Termosfer, güneşin normal aktivite döngüsüne yanıt olarak doğal olarak kasılır ve 11 yılda bir genişler. Güneşin aktivitesi düşük olduğunda, Dünya daha az radyasyon alır ve en dıştaki atmosferi güneş maksimum sırasında tekrar genişlemeden önce geçici olarak soğur ve büzülür.

1990’larda, bilim adamları termosferin gazları sera etmek için ne gibi bir tepki olabileceğini merak ettiler. Ön modellemeleri, gazlar, küresel ısınma ve hava durumu yaşadığımız alt atmosferdeki ısıyı tuzağa düşürürken, aynı gazların ısıyı çok daha yüksek rakımlarda yaydığını ve termosferi etkili bir şekilde soğutduğunu gösterdi. Bu soğutma ile araştırmacılar, termosferin büzülmesi gerektiğini tahmin ederek yüksek irtifalarda atmosferik yoğunluğu azaltır.

Son on yılda, bilim adamları uydular üzerindeki sürüklemedeki değişiklikleri ölçebildiler, bu da termosferin güneşin doğal, 11 yıllık döngüsünden daha fazla bir şeye tepki olarak kasıldığına dair bazı kanıtlar sağladı.

Parker, “Gökyüzü tam anlamıyla düşüyor – sadece onlarca yıl boyunca olan bir oranda.” “Ve bunu uydularımızdaki sürüklemenin nasıl değiştiğini görebiliriz.”

MIT ekibi, bu yanıtın Dünya’nın yörüngesinde güvenli bir şekilde çalışabilecek uydu sayısını nasıl etkileyeceğini merak etti. Bugün, Dünya’nın yüzeyinden 1.200 mil veya 2.000 kilometreye kadar alan bölgesini tanımlayan düşük Dünya yörüngesinden sürüklenen 10.000’den fazla uydu var.

Bu uydular internet, iletişim, navigasyon, hava tahmini ve bankacılık gibi temel hizmetler sunar. Uydu nüfusu son yıllarda balonlu ve operatörlerin güvende kalmaları için düzenli çarpışma kaçınma manevraları yapmalarını gerektiriyordu. Meydana gelen çarpışmalar, onlarca yıl veya yüzyıllar boyunca yörüngede kalan enkazlar üretebilir ve hem eski hem de yeni uydularla takip çarpışması şansını artırabilir.

Parker, “Son beş yılda önceki 60 yıldan daha fazla uydu başlatıldı.” “Anlamaya çalıştığımız en önemli şeylerden biri, bugün bulunduğumuz yolun sürdürülebilir olup olmadığıdır.”

Kalabalık kabuklar

Araştırmacılar, yeni çalışmalarında, atmosferik yoğunluk ve sürükleme üzerindeki etkileri araştırmak için önümüzdeki yüzyılda farklı sera gazı emisyon senaryolarını simüle ettiler.

Her “kabuk” veya yükseklik ilgisi için, daha sonra yörünge dinamiklerini ve kabuk içindeki nesnelerin sayısına göre uydu çarpışmaları riskini modellediler. Bu yaklaşımı, bir ekosistemin destekleyebileceği bireylerin sayısını tanımlamak için tipik olarak ekoloji çalışmalarında kullanılan bir terim olan her kabuğun “taşıma kapasitesini” tanımlamak için kullandılar.

Parker, “Bu taşıma kapasitesi fikrini alıyoruz ve düşük Dünya yörüngesindeki kaç uydu sürdürebileceğini anlamak için bu alan sürdürülebilirlik sorununa çeviriyoruz.”

Ekip birkaç senaryoyu karşılaştırdı: Biri İklim Değişikliği Paneline (IPCC) göre, Sera Gazı konsantrasyonlarının 2000 yılından itibaren seviyesinde kaldığı ve emisyonların değiştiği diğerleri. Emisyonlarda devam eden artışlara sahip senaryoların, düşük Dünya yörüngesinde önemli ölçüde azalma kapasitesine yol açacağını bulmuşlardır.

Özellikle, ekip bu yüzyılın sonuna kadar, 200 ve 1.000 kilometre yükseklikler içinde güvenli bir şekilde yerleştirilen uydu sayısının, emisyonların 2000 yıl seviyelerinde kaldığı bir senaryoya kıyasla% 50 ila 66 azaltılabileceğini tahmin ediyor. Yerel bir bölgede bile uydu kapasitesi aşılırsa, araştırmacılar bölgenin bir “kaçak istikrarsızlık” veya uyduların artık güvenli bir şekilde çalışamayacağı kadar çok enkaz yaratacak bir çarpışma yaratacağını tahmin ediyorlar.

Tahminleri 2100 yılına kadar tahmin ediliyor, ancak ekip bugün atmosferdeki bazı mermilerin, özellikle binlerce küçük internet uydusunun filolarını içeren SpaceX’in Starlink gibi son “megaonstellasyonlardan”, uydularla kalabalık olduğunu söylüyor.

Linares, “Megaconstellation yeni bir trend ve iklim değişikliği nedeniyle yörüngede daha düşük bir kapasiteye sahip olacağız.” “Ve yerel bölgelerde, bugün bu kapasite değerine yaklaşmaya yaklaşıyoruz.”

Parker, “Enkazımızı temizlemek için atmosfere güveniyoruz. Ve atmosfer değişiyorsa, enkaz ortamı da değişecek.” Diyerek şöyle devam etti: “Orbital kalıntılarındaki uzun vadeli görünümün kritik olarak sera gazı emisyonlarımızı engellemeye bağlı olduğunu gösteriyoruz.”

Bu hikaye MIT News’in izniyle yayınlandı (Web.mit.edu/newsoffice/), MIT araştırması, yenilik ve öğretim hakkındaki haberleri kapsayan popüler bir site.