Waarom zonne-geomagnetische stormen satellieten zoals SpaceX Starlink vernietigen

De zon is in winterslaap - maar hij wordt wakker en de komende jaren zullen mogelijk meer satellieten worden beschadigd of vernietigd door zonnestormen dan ooit tevoren.

Elon Musk's SpaceX voelt deze week het snuifje van die zonne-dreiging: het bedrijf verwacht bijna een volledige lancering aan Starlink-internetsatellieten te verliezen nadat een geomagnetische storm de atmosfeer van de aarde verstoorde en ongeveer 40 van het ruimtevaartuig naar een vroege, vurige ondergang stuurde.

Maar deze stormen zijn niet ongewoon, legden ruimteweerexperts uit aan CNBC, en zullen naar verwachting de komende jaren alleen maar erger worden. De zon begon in december 11 aan een nieuwe 2019-jarige zonnecyclus en stijgt nu naar een "zonnemaximum" dat naar verwachting in 2025 zal toeslaan.

"De reden waarom [zonnestormen] niet zo'n groot probleem waren, is omdat we de afgelopen drie tot vier jaar op wat we noemen 'zonneminimum' hebben bereikt", vertelde Aerospace Corp-onderzoeker Tamitha Skov aan CNBC.

Met name het recente zonneminimum valt samen met een enorme piek in het aantal satellieten in een lage baan om de aarde. Volgens analyse van Bryce Tech zijn de afgelopen vier jaar ongeveer 4,000 kleine satellieten gelanceerd, waarvan de overgrote meerderheid in lage banen werkt.

"Veel van deze commerciële ondernemingen … begrijpen niet hoe significant ruimteweer satellieten kan beïnvloeden, vooral deze kleine satellieten," zei Skov.

Een geomagnetische storm komt van zonnewind die wordt gegenereerd door de activiteit van de zon. Het magnetische schild van de aarde dumpt de energie van de zonnestorm in de bovenste atmosfeer van onze planeet en warmt deze op.

"De meeste mensen genieten er echt van, en ze beseffen het niet eens - want wat ze genieten is een aurora," zei Skov.

De National Oceanic and Atmospheric Administration meet geomagnetische stormen op een toenemende ernstschaal van G1 tot G5. De storm die vorige week de Starlink-satellieten vernietigde, zou naar verwachting een G1 zijn, wat volgens Erika Palmerio - een onderzoekswetenschapper bij Predictive Science - zowel klein als "vrij gebruikelijk" is, maar liefst 1,700 keer in de 11-jarige zonnecyclus .

“De G5 is de extreme storm en die zijn veel, veel zeldzamer. We vinden er ongeveer vier per cyclus', zei Palmerio.

Palmerio benadrukte dat een G5-storm een ​​bedreiging vormt voor zaken als elektriciteitsnetten of ruimtevaartuigen, maar niet voor mensen.

"Er zijn geen risico's voor mensen op de grond met deze stormen", zei Palmerio.

Het neveneffect van de sprong in atmosferische dichtheid is een verhoogde weerstand op satellieten in een lage baan om de aarde, wat de baan van een ruimtevaartuig kan verminderen - of, in het geval van de Starlink-satellieten, ervoor kan zorgen dat ze opnieuw binnenkomen en verbranden.

Verhoogde straling van geomagnetische stormen kan ook ruimtevaartuigen beschadigen, zei Palmerio, brandende instrumenten of detectoren aan boord.

Skov benadrukte dat Starlink-satellieten "erg klein" zijn, maar grote zonnepanelen hebben voor stroomvoorziening, waardoor elk ruimtevaartuig in wezen "massieve" parachutes krijgt.

"Het was een soort recept voor een ramp als het op slepen aankwam", zei Skov. "Sommigen van ons in de ruimteweergemeenschap praten al jaren over Starlink-satellieten die uit de lucht vallen - omdat we wisten dat het slechts een kwestie van tijd was zodra onze zon weer actief zou worden."

Bovendien betekent de "sponsachtige" atmosfeer van de aarde dat er volgens Skov geen specifieke minimale hoogte in een baan om de aarde is die veilig is. De onlangs vernietigde Starlink-satellieten waren net gelanceerd op een hoogte van 210 kilometer. Dat is ruim onder de 550 kilometer hoogte waar de rest van de satellieten van het netwerk naar toe worden gehesen, maar Skov zei dat "het potentieel voor weerstand" nog steeds bestaat in de operationele baan van Starlink.

Skov en Palmerio benadrukten dat vernietiging als gevolg van geomagnetische stormen vaker voorkomt dan algemeen wordt aangenomen, en gaven voorbeelden van historische zonnegebeurtenissen.

"In 1967 verloor NORAD [het North American Aerospace Defense Command] de verbinding met de helft van zijn catalogus van satellieten vanwege een zonnestorm," zei Skov - een gebeurtenis die bijna leidde tot een nucleaire oorlog.

Stormen in 1989 legden het elektriciteitsnet in Quebec, Canada neer, stopten de handel op de Toronto Stock Exchange, veroorzaakten een storing in een sensor van de Space Shuttle Discovery tijdens de vlucht en wordt gezien als de oorzaak van het uit de baan vallen van de Solar Maximum Mission-satelliet.

"Ik krab alleen aan de oppervlakte", zei Skov, eraan toevoegend dat het ook "de hele tijd" van invloed is op GPS-systemen en satelliettelefoons.

De zogenaamde "Halloweenstormen van 2003" veroorzaakten enkele van de krachtigste geomagnetische stormen die tot nu toe zijn geregistreerd, waarbij Palmerio zei dat de toegenomen straling de vernietiging veroorzaakte van wetenschappelijke instrumenten in de ruimte, variërend van de baan van de aarde tot het oppervlak van Mars.

Het grootste verschil in de huidige zonnecyclus, vergeleken met de vorige die in april 2014 zijn hoogtepunt bereikte, zijn de duizenden extra satellieten in een lage baan om de aarde.

'Dit is het wilde, wilde westen,' zei Skov.