Satelliten, die gebaut wurden, um Internet auf die Erde zu strahlen, haben einen unerwarteten zweiten Job: Sie fungieren als Tausende beweglicher Sensoren für die schwer fassbarste atmosphärische Schicht des Planeten.
Ein Team der Universität Kyōto nutzte die Bahndaten von rund 1.200 Starlink-Satelliten, um die erste tomografische Karte der Thermosphäre zu erstellen – der dünnen, elektrisch neutralen Atmosphärenhülle zwischen etwa 100 und 1.000 Kilometern Höhe. Die am 30. Juli in der Zeitschrift Earth, Planets and Space veröffentlichte Studie zeigt, wie die Luftdichte in etwa 482 Kilometern Höhe von Region zu Region variiert.
Der Trick beruht auf Reibung. Selbst in einem scheinbar leeren erdnahen Orbit stoßen Satelliten ständig mit spärlichen Gasmolekülen zusammen, die ihnen langsam Energie und Höhe rauben. Wenn Sonneneruptionen oder geomagnetische Stürme die obere Atmosphäre aufheizen und ausdehnen, nimmt dieser Luftwiderstand zu – vorhergesagte Umlaufbahnen verschieben sich und Kollisionsvermeidung wird schwieriger.
Die meisten früheren Messungen folgten dem Pfad eines einzelnen Satelliten – als würde man eine Landschaft nur über eine einzige Straße kennenlernen. Die Kyōto-Forscher behandelten stattdessen die gesamte Starlink-Konstellation als Sensornetz: Sie berechneten den winzigen Bahnzerfall jedes Satelliten aus öffentlich zugänglichen Ephemeriden und kombinierten die Daten mit Tomografie – derselben mathematischen Methode, die auch in der medizinischen Bildgebung verwendet wird. So entstand eine zweidimensionale Karte der Dichte über Breiten- und Längengrade.
Die Rekonstruktion stimmte weitgehend mit unabhängigen Dichtemessungen der SWARM-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation überein. Das Team um Mamoru Yamamoto sagt, künftige Versionen könnten die Dichte der Thermosphäre fast in Echtzeit verfolgen, Weltraumwettervorhersagen schärfen, Wiedereintrittsprognosen verbessern und Betreibern helfen, bei Sonnenstürmen Trümmern auszuweichen.
„Dies ist eine multidisziplinäre Studie zwischen Weltraumwissenschaft und Weltraumtechnik“, sagte Yamamoto. „Beim Lesen von Arbeiten aus beiden Forschungsfeldern wurde uns klar, dass ein tieferer Dialog zwischen den Forschern beider Disziplinen nötig ist.“
