Тысячи аппаратов связи неожиданно превратились в распределённый научный прибор: астроном Тони Филлипс построил ежедневный показатель, который показывает изменения плотности верхней атмосферы по орбитам спутников. Метод не требует запуска специальной аппаратуры и использует сведения, которые уже собирают наземные системы слежения.
Филлипс опубликовал методику на Spaceweather. Основой служит простой физический эффект. Солнечное излучение и геомагнитные бури нагревают термосферу, газ расширяется вверх и становится плотнее на высотах в несколько сотен километров. Сопротивление растёт, поэтому низкоорбитальные аппараты быстрее теряют высоту.
Для расчёта используются TLE, стандартные наборы параметров орбит, которые регулярно обновляют по данным слежения Космических сил США. Филлипса интересует коэффициент B*, связанный с аэродинамическим сопротивлением. Орбитальная модель предполагает определённое состояние атмосферы, поэтому рост реальной плотности заставляет рассчитанное значение B* меняться вслед за дополнительным торможением.
Один аппарат для подобных измерений слишком непредсказуем. Коррекции орбиты, работа двигателей и погрешности расчётов создают много шума. Поэтому Филлипс следит за фиксированной выборкой из 1000 Starlink, запущенных до 2026 года, сравнивает каждый аппарат с его собственным уровнем в спокойных условиях и затем берёт медиану по всей группе.
Результат сверяется с другими орбитальными группировками. 107 спутников Planet Labs SuperDove не используют двигатели для удержания высоты и поэтому служат независимой проверкой реального снижения. Ещё 391 аппарат Amazon Kuiper на высоте около 630 км показывает очень похожую динамику, а 651 спутник OneWeb на 1200 км выступает контрольной группой, где сопротивление воздуха уже намного слабее.
Данные за 2026 год показали большой диапазон. 10 августа расчётная скорость снижения типичного Starlink на высоте 480 км составляла 19,7 метра в сутки, а 20 января во время сильной геомагнитной бури достигла 127,6 метра. Разница превысила шесть раз. На 25 сентября показатель находился на уровне 41,9 метра в сутки.
Такие цифры не означают, что рабочий спутник действительно ежедневно теряет указанную высоту, поскольку аппараты корректируют орбиты двигателями. Показатель отвечает на другой вопрос: как быстро снижался бы типичный Starlink без коррекций при нынешнем состоянии верхней атмосферы. При темпе около 40 метров в сутки условному неуправляемому аппарату понадобилось бы примерно четыре года для схода с орбиты, но постоянным такой темп не остаётся.
Наблюдения позволяют увидеть и задержку реакции атмосферы. Изменение плотности следует за солнечным радиоизлучением на длине волны 10,7 см примерно через двое суток, тогда как крупные геомагнитные бури вызывают резкие всплески намного быстрее. Во время январского события сопротивление на высоте около 555 км выросло примерно втрое относительно спокойных дней.
Для операторов спутников плотность термосферы остаётся одним из источников ошибок при прогнозе орбит и риска столкновений. Обычные атмосферные модели могут ошибаться на 20–30% даже в спокойные дни, а во время бурь расхождение растёт. Практическую опасность уже показал февраль 2022 года, когда усиленное сопротивление помогло вывести из строя 38 из 49 недавно запущенных Starlink.
У нового индекса есть ограничения. TLE сглаживают быстрые изменения на протяжении одного-трёх дней, а SpaceX во время бурь может разворачивать аппараты так, чтобы уменьшить сопротивление. Сам показатель оценивает относительную плотность газа, а не давление в привычном смысле. Однако одновременное наблюдение нескольких независимых группировок превращает огромный парк спутников в постоянно работающий датчик состояния термосферы.
