Ein Rendering, das die Silhouette eines Satelliten vor einem farbenfrohen Polarlicht zeigt.(Bildnachweis: Anton Petrus/Getty Images)
Der Sonnensupersturm im Mai, der den Nachthimmel rund um die Welt mit farbenprächtigen Polarlichtern in Flammen setzte, löste auch ein Chaos in der Umlaufbahn aus, da Tausende von Satelliten gleichzeitig manövrieren mussten, um ihre Höhe in der plötzlich verdickten oberen Atmosphäre zu halten.
Laut einer am 12. Juni im Online-Repository arXiv veröffentlichten Vorabveröffentlichung sanken während des viertägigen Sturms Satelliten und Weltraummüll in der niedrigen Erdumlaufbahn – dem Bereich des Weltraums bis zu einer Höhe von 2.000 Kilometern – mit einer Geschwindigkeit von 180 Metern pro Tag auf die Erde zu.
Um den Höhenverlust auszugleichen, begannen Tausende von Raumfahrzeugen gleichzeitig ihre Triebwerke zu zünden, um wieder aufzusteigen. Diese Massenbewegung, so die Autoren der Studie, hätte zu gefährlichen Situationen führen können, da die Systeme zur Vermeidung von Kollisionen keine Zeit hatten, die sich ändernden Bahnen der Satelliten zu berechnen.
Der Sonnensturm, der die Erde vom 7. bis 10. Mai heimsuchte, erreichte die Intensität G5, die höchste Stufe auf der fünfstufigen Skala, die von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zur Bewertung der Stärke von Sonnenstürmen verwendet wird. Es war der stärkste Sonnensturm, der die Erde seit 2003 getroffen hat.
Die Autoren des Papiers wiesen jedoch darauf hin, dass sich die Umgebung des Planeten seither grundlegend verändert hat. Während vor zwanzig Jahren nur ein paar hundert Satelliten die Erde umkreisten, sind es heute Tausende. Die Autoren des Papiers beziffern die Zahl der „aktiven Nutzlasten in [niedriger Erdumlaufbahn] “ auf 10.000.
„Der geomagnetische Sturm vom Mai 2024 war der erste große Sturm, der während eines neuen Paradigmas im Satellitenbetrieb in der niedrigen Erdumlaufbahn auftrat, der von kommerziellen Kleinsatelliten dominiert wird“, schreiben die Autoren der Studie, William Parker und Richard Linares vom Massachusetts Institute of Technology.
Sonnenstürme, die durch massive Eruptionen geladener Gase von der Sonne ausgelöst werden, stören das Magnetfeld der Erde. Infolgedessen dringen geladene Sonnenpartikel tief in die Erdatmosphäre ein, wo sie mit Luftmolekülen interagieren. Diese Wechselwirkungen führen zu den beeindruckenden Nord- und Südlichtern, heizen aber auch die Atmosphäre auf und lassen sie anschwellen. Infolgedessen nimmt die Dichte der spärlichen Restgase in den Höhen zu, in denen die Satelliten kreisen. Die Satelliten, die plötzlich gegen ein viel dichteres Medium ankämpfen müssen, verlieren an Höhe.
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Das neue Papier weist darauf hin, dass die Weltraumwettervorhersagen im Vorfeld des Sturms im Mai die Dauer und Intensität des Ereignisses nicht genau vorhersagen konnten, was Vorhersagen von Satellitenkollisionen nahezu unmöglich machte.
„Der Sturm stellte eine ernsthafte Herausforderung für die bestehende Infrastruktur zur Bewertung von Konjunktionen dar, da er große, unvorhersehbare Störungen der Satellitenflugbahnen in der niedrigen Erdumlaufbahn verursachte“, schreiben die Autoren. „Die automatische Stationserhaltung, insbesondere durch die Starlink-Konstellation, führte dazu, dass fast die Hälfte aller aktiven Satelliten in [niedriger Erdumlaufbahn] als Reaktion auf den Sturm gleichzeitig manövriert wurden. Die Kombination aus unvorhersehbarem Satellitenwiderstand und Massenmanövern machte es sehr schwierig oder unmöglich, potenzielle Konjunktionen während des Sturms und in den Tagen danach zu erkennen.“
Auf der anderen Seite hat der Sturm dazu beigetragen, einigen Müll zu beseitigen, da nicht mehr benötigte Satelliten und Trümmerteile tiefer in die Atmosphäre aufstiegen. Die Autoren des Berichts schätzen, dass Tausende von Weltraummüllobjekten während des Sturms mehrere Kilometer an Höhe verloren haben.
In den kommenden Monaten ist mit weiteren starken Sonnenstürmen zu rechnen, da der Höhepunkt des aktuellen Sonnenzyklus – die 11-jährige Ebbe und Flut in der Anzahl der Sonnenflecken, Sonneneruptionen und Eruptionen – für Ende 2024 und Anfang 2025 erwartet wird.
Die Arbeit wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Spacecraft and Rockets angenommen.
