Binlerce uydu ve uzay enkazı alçak Dünya yörüngesinde hareket ettikçe, Dünya'nın çevresi giderek daha kalabalık hale geliyor. Daha yukarılarda, yani birkaç yüz kilometrelik irtifalarda, Dünya'nın üst atmosferinin kalıntıları bile uyduları yavaşlatacak kadar sürtünme yaratabiliyor. Bu nedenle bu yüksekliklerdeki atmosferik yoğunluğu doğru ölçmek, uydu hareketlerini tahmin etmek ve çarpışma riskini azaltmak için büyük önem taşıyor.
Binlerce Starlink uydusu, bilim insanlarının Dünya'nın yüzeyinden yüzlerce kilometre yukarıdaki ince üst atmosferin yeni bir haritasını oluşturmasına yardımcı oldu. Kaynak: Shutterstock
Üst atmosferin yüzde 99'undan fazlası, termosfer olarak bilinen elektriksel olarak nötr gazdan oluşuyor. Termosferik yoğunluk terimi, Dünya yüzeyinden yaklaşık 100 ila 1000 kilometre arasındaki bu nötr atmosferin yoğunluğunu ifade ediyor. Kıyaslama yapmak gerekirse, iyonosferin iyonize gazı atmosferin yüzde 1'inden daha azını oluşturuyor. İyonize gaz radyo dalgalarının yayılmasını etkilediğinden iyonosferi gözlemlemek nispeten kolay. Ancak termosferdeki koşulları ölçmek çok daha zordur.
Termosferi Gözlemlemek İçin Yeni Bir Yöntem
Termosferik yoğunluğun daha iyi ölçülmesi, üst atmosfer araştırmalarını ilerletebileceği gibi uzay mühendisliği için de değerli bilgiler sağlayabilir. Her iki ihtiyacı da karşılamak amacıyla Kyoto Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu gözlemi zor bölgeyi görselleştirmek için yeni bir teknik geliştirdi.
Çalışmanın ilgili yazarı Mamoru Yamamoto, "Bu, uzay bilimi ile uzay mühendisliği arasında çok disiplinli bir çalışma" diyor ve ekliyor: "Her iki araştırma alanından da makaleleri okurken, iki alandaki araştırmacılar arasında daha derin bir diyalog kurulması gerektiğini fark ettik."
Araştırmacılar, Starlink uydularına ait kamuya açık yörünge bilgilerini kullandı ve tıbbi görüntüleme ile ilişkilendirilen tomografi tekniğini Dünya'nın üst atmosferine uyarladı. Ekip, uydu yörünge irtifasının kademeli olarak düşmesi yoluyla atmosferik sürtünmeyi inceleyerek 482 kilometre irtifada uçan yaklaşık 1.200 uydu etrafındaki termosferik yoğunluğu tahmin etti.
İki Boyutlu Bir Atmosfer Haritası Oluşturmak
Araştırmacılar bu ölçümleri kullanarak yaklaşık 500 kilometre irtifada termosferik yoğunluğun iki boyutlu enlem-boylam anlık görüntüsünü çıkardı. Ekip, bu çalışmanın kendi türünün ilk tomografik analizi olduğunu belirtiyor.
Elde edilen yoğunluk dağılımı, Avrupa Uzay Ajansı'nın SWARM uydularından alınan gözlemlerle de güçlü bir tutarlılık gösterdi. SWARM uyduları, yörünge yolları boyunca atmosferik yoğunluktaki değişimleri ölçüyor.
Bu çalışma, aynı ekip tarafından daha önce yapılan bir araştırmayı genişletiyor. Önceki araştırmada bilim insanları, Starlink uydularından alınan İki Satır Elementi (TLE) olarak adlandırılan genel yörünge bilgilerini kullanarak termosferik yoğunluğun zaman ve irtifa içinde nasıl değiştiğini tahmin etmişti. Yeni analiz, yoğunluğun enlem ve boylam boyunca yatay olarak nasıl değiştiğini inceleyerek başka bir boyut daha ekliyor ve termosferin coğrafi yapısına dair daha fazla bilgi ortaya koyuyor.
Kalabalık Yörüngeleri Daha Güvenli Hale Getirmek
Dünya'nın yörüngesindeki nesne sayısı artmaya devam ettikçe bu bulgular pratik faydalar sağlayabilir. Atmosferik yoğunluğa dair daha doğru bilgiler, uydu hareketlerinin tahminlerini iyileştirerek uydular arasındaki ve uydular ile uzay enkazı arasındaki çarpışma ihtimalini azaltmaya yardımcı olabilir.
Bu teknik, gelecekte uyduların etrafındaki atmosferik yoğunluğun neredeyse gerçek zamanlı olarak ölçülmesini de destekleyebilir. Bu tür bir izleme, uzay hava durumu tahminlerini iyileştirebilir ve gelecekte daha güvenli, daha güvenilir uydu operasyonlarına katkıda bulunabilir.
Bu araştırmanın detayları, Mamoru Yamamoto imzalı ve Earth, Planets and Space dergisinde 2026 yılında yayımlanan "Starlink Ephemeris'ten Termosferik Yoğunluğun Tomografisi: İlk Rapor" başlıklı makalede yer alıyor.
