日本京都大學研究團隊利用約1200顆星鏈衛星(Starlink)的軌道資料,繪製出地球約480公里高空熱層的大氣密度分布圖。研究人員發現,衛星飛行時受到的微弱大氣阻力,會造成軌道細微變化,透過分析這些變化,可進一步掌握肉眼難以直接觀測的高層大氣。
根據科學網站《Science Daily》報導,研究團隊分析約1200顆星鏈衛星的詳細軌道資料,並利用「斷層掃描」(tomography)概念,重建熱層大氣密度的二維分布。研究成果已發表於學術期刊《地球、行星與太空》(Earth, Planets and Space)《Earth, Planets and Space》。
衛星軌道細微變化 透露高空大氣密度
雖然距離地表約480公里的熱層已接近太空邊緣,仍存在極為稀薄的大氣分子。衛星高速飛行時與這些分子碰撞,會產生微弱阻力,使衛星軌道出現細微變化。研究人員便利用這些變化反推出當地大氣密度。
過去的太空觀測通常只能沿著單一衛星的飛行路徑取得資料,京都大學團隊則把大量星鏈衛星的軌道資料整合分析,建立不同地區的熱層密度分布圖。研究結果也與歐洲太空總署(ESA)SWARM衛星取得的觀測資料相符。
熱層大氣密度會受到太陽活動影響。當太陽活動增強並引發地磁暴時,高層大氣可能受熱膨脹,使低軌衛星遭遇更大的大氣阻力,進而改變原本預測的軌道。
因此,這項研究的價值不只在於繪製高空大氣分布,也可能有助於改善衛星軌道預測、太空垃圾追蹤及衛星再入大氣的路徑估算。
研究團隊表示,未來若能持續利用大量衛星的軌道資料,有望建立接近即時的熱層密度監測系統,進一步協助掌握太空天氣對近地軌道環境的影響。