Везде

Президиум РАНКосмические исследования Cosmic Research

  • ISSN (Print) 0023-4206
  • ISSN (Online) 3034-5502

ГЛОБАЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ И НЕЙТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ТЕРМОСФЕРЫ ПРИ ЗАПУСКАХ СПУТНИКОВ В 2019–2023 гг.

Вы можете
Код статьи
S30345502S0023420625040018-1
DOI
10.7868/S3034550225040018
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Гуляева Т. Л.
  • Аффилиация: Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН
Лукьянова Р.Ю.
  • Аффилиация: Институт космических исследований РАН
Том/ Выпуск
Том 63 / Номер выпуска 4
Страницы
349-363
Аннотация
Влияние возмущений в околоземном пространстве необходимо учитывать при запуске космических аппаратов во избежание внештатных ситуаций. В настоящей работе рассмотрены изменения нейтральной плотности термосферы (ρ) по данным спутников и глобального электронного содержания (GEC) по картам JPL GIM-TEC при 130 запусках спутников в 2019–2023 гг. Выделены и проанализированы вариации ρ и GEC за 24-часовой период, центрированный на момент старта. Исследованы пространственное распределение и эволюция ρ и GEC в зависимости от изменения солнечной активности, сезона и уровня геомагнитной активности до и после каждого события запуска . Показано, что с увеличением фазы Φ солнечного цикла от Φ = 0.5 (февраль 2022 г.) до максимума СЦ25 Φ = 1 (апрель 2024 г.) значение GEC и ρ возрастают соответственно в 2.1–3.5 раза. В течение рассмотренного периода наблюдались 75 магнитных бурь категорий NOAA G1–G4 при ≥ 5.0, из них 19 бурь в интервале ±24 ч от момента запуска . Только в одном случае наблюдалась аварийная ситуация 3.II.2022 при запуске S-36, когда 38 из 49 спутников сошли с орбиты во время малой двухфазной геомагнитной бури уровня G1 ( = 5.3). Проведено сравнение с другим успешным запуском S-77 23.III.2023 во время интенсивной магнитной бури категории G3 ( = 7.3). Показано, что при запуске нейтральная плотность ρ преобладала в северных высоких широтах, а в случае термосфера была плотнее вблизи экватора. После запуска GEC показал смену положительного возмущения на отрицательное, а в случае 7 наблюдалась строго отрицательная аномалия GEC. Рассмотренные примеры показывают, что интенсивность геомагнитной бури не является единственным критерием внештатной ситуации. При запусках космических аппаратов должны учитываться и другие характеристики, в том числе увеличение электронного содержания в ионосфере и плотности нейтральной атмосферы, сопровождаемое усилением торможения спутников на низких орбитах.
Ключевые слова
Дата публикации
10.12.2024
Год выхода
2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
35

Библиография

  1. 1. Hapgood M., Liu H., Lugaz N. SpaceX — Sailing close to the space weather? // Space Weather. 2022. V. 20(3). Art.ID. e2022SW003074. https://doi.org/10.1029/2022SW003074
  2. 2. Dang T., Li X., Luo B. et al. Unveiling the space weather during the Starlink satellites destruction event on 4 February 2022 // Space Weather. 2022. V. 20(8). Art. ID. e2022SW003152. https://doi.org/10.1029/2022SW003152
  3. 3. Fang T.-W., Kubaryk A., Goldstein D. et al. Space weather environment during the SpaceX Starlink satellite loss in February 2022 // Space Weather. 2022. V. 20(11). Art.ID. e2022SW003193. https://doi.org/10.1029/2022SW003193
  4. 4. Lin D., Wang W., Garcia-Sage K. et al. Thermospheric neutral density variation during the “SpaceX” storm: Implications from physics-based whole geospace modeling // Space Weather. 2022. V. 20(12). Art. ID. e2022SW003254. https://doi.org/10.1029/2022SW003254
  5. 5. Zhang Y., Paxton L.J., Schaefer R. et al. Thermospheric conditions associated with the loss of 40 Starlink satellites. Space Weather. 2022. V. 20. Art. ID. e2022SW003168. https://doi.org/10.1029/2022SW003168
  6. 6. Kataoka R., Shiota D., Fujiwara H. et al. Unexpected space weather causing the reentry of 38 Starlink satellites in February 2022 // J. Space Weather Space Climate. 2022. V. 12. Art.ID. 41. https://doi.org/10.1051/swsc/2022034
  7. 7. Berger T.E., Dominique M., Lucas G. et al. The thermosphere is a drag: The 2022 Starlink incident and the threat of geomagnetic storms to low Earth orbit space operations // Space Weather. 2023. V. 21(3). Art. ID. e2022SW003330. https://doi.org/10.1029/2022SW003330
  8. 8. Laskar F.I., Sutton E.K., Lin D. et al. Thermospheric temperature and density variability during 3–4February 2022 minor geomagnetic storm // Space Weather. 2023. V. 21(4). Art.ID. e2022SW003349. https://doi.org/10.1029/2022SW003349
  9. 9. Gulyaeva T., Lukianova R., Haralambous H. Ionosphere heterogeneous at dawn—dusk terminator related to the Starlink satellites launch disaster on 3–8 February 2022 // J. Geophysical Research: Space Physics. 2023. V. 128. Art.ID. e2023JA031577. https://doi.org/10.1029/2023JA031577
  10. 10. Li S., Ren Z., Yu T., Chen G. et al. The daytime variations of thermospheric temperature and neutral density over Beijing during minor geomagnetic storm on 3–4 February 2022 // Space Weather. 2024. V. 22. Art. ID. e2023SW003677. https://doi.org/10.1029/2023SW003677
  11. 11. Gulyaeva T., Hernández-Pajares M., Stanislavska I. Ionospheric Weather at Two Starlink Launches during Two-Phase Geomagnetic Storms // Sensors. 2023. V. 23(15). Art.ID. 7005. https://doi.org/10.3390/s23157005
  12. 12. Billett D.D., Sarripzadeh K., Ivarsen M.F. et al. The 2022 Starlink geomagnetic storms: Global thermospheric response to a high-latitude ionospheric driver // Space Weather. 2024. V. 22. Art.ID. e2023SW003748. https://doi.org/10.1029/2023SW003748
  13. 13. Gulyaeva T.L., Arikan F., Hernandez-Pajares M. et al. North-south components of the annual asymmetry in the ionosphere // Radio Science. 2014. V. 49(7). P. 485–496. https://doi.org/10.1002/2014RS005401
  14. 14. Gulyaeva T., Stanislavska I., Lukianova R. Arctic–Antarctic asymmetry of the ionospheric weather // Advances in Space Research. 2023. V. 72(12). P. 5428–5442. https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.05.008
  15. 15. Mannucci A.J., Tsurutani B. Ionosphere and Thermosphere Responses to Extreme Geomagnetic Storms / Extreme Events in Geospace: Origins, Predictability, and Consequences. Ed. Natalia Buzulukova. Chapter 20. Elsevier, 2017. P. 493–513. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812700-1.00020-0
  16. 16. Афраймович Э.Л., Астафьева Э.И., Животова И.В. Солнечная активность и глобальное электронное содержание // Доклады Российской академии наук. 2006. Т. 409. № 3. С. 399–402.
  17. 17. Клименко М.В., Клименко В.В., Бессараб Ф.С. и др. О возможных причины положительного возмущения глобального электронного содержания в период сложного гелия-геофизического события в сентябре 2017 года // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 6. С. 483–488. https://doi.org/10.31857/S0023420621060042
  18. 18. Friis-Christensen E., Lühr H., Knudsen D. et al. Swarm — an Earth observation mission investigating geospace // Advances in Space Research. 2008. V. 41(1). P. 210–216. https://doi.org/10.1016/j.asr.2006.10.008
  19. 19. Siemes C., Teixeira da Encarnacao J., Doornbos E. et al. Swarm accelerometer data processing from raw accelerometers to thermospheric densities // Earth, Planets, Space. 2016. V. 68(92). P. 1–16. https://doi.org/10.1186/s40623-016-0474-5
  20. 20. den Ijssel J. van, Doornbos E., Ioffida E. et al. Thermosphere densities derived from Swarm GPS observations // Advances in Space Research. 2020. V. 65(7). P. 1758–1771. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.01.004
  21. 21. Clette F., Lefevre L., Chatzistergos T. et al. Recalibration of the Sunspot-N: Status Report // Solar Physics. 2023. V. 298. Art.ID. 3. https://doi.org/10.1007/s11207-023-02136-3
  22. 22. Emmert J.T., Picone J.M. Climatology of globally averaged thermospheric mass density // J. Geophysical Research: Space Physics. 2010. V. 115. Art.ID. A09326. http://dx.doi.org/10.1029/2010JA015298
  23. 23. Gulyaeva T.L. Predicting indices of the ionosphere response to solar activity for the ascending phase of the 25th solar cycle // Advances in Space Research. 2019. V. 63. Iss. 5. P. 1588–1595. https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.11.002
  24. 24. de Souza Franco A.M., Hajra R., Echer E. et al. Seasonal features of geomagnetic activity: a study on the solar activity dependence // Ann. Geophys. 2021. V. 39. P. 929–943. https://doi.org/10.5194/angeo-39-929-2021
  25. 25. Fuller-Rowell T.J. The “thermospheric spoon”: A mechanism for the semiannual density variation // J. Geophysical Research. 1998. V. 103. P. 3951–3956. https://doi.org/10.1029/97ja03335
  26. 26. Matzka J., Stolle C., Yamazaki Y. et al. The geomagnetic Kp index and derived indices of geomagnetic activity // Space Weather. 2021. V. 19. Art.ID. e2020SW002641. https://doi.org/10.1029/2020SW002641
  27. 27. Yamazaki Y., Matzka J., Stolle C. et al. Geomagnetic activity index Hpo // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. https://doi.org/10.1029/2022GL098860
  28. 28. Sugiura M. Hourly values of equatorial Dst for the IGY // Annals Int. Geophys. Year. V. 35. Oxford: Pergamon Press, 1964.
  29. 29. Лукьянова Р.Ю. Влияние продольных токов на электронную концентрацию в моносфере: сопряженные наблюдения спутников Swarm и радара ESR // Космические исследования. 2023. Т. 61(6). С. 466–475. https://doi.org/10.31857/S0023420623600083
  30. 30. Holappa L., Robinson R.M., Pulkkinen A. et al. Explicit IMF By-dependence in geomagnetic activity: Quantifying ionospheric electrodynamics // J. Geophysical Research: Space Physics. 2021. V. 126. Art.ID. e2021JA029202. https://doi.org/10.1029/2021JA029202
  31. 31. Leonard J.M., Forbes J.M., Born G.H. Impact of tidal density variability on orbital and reentry predictions // Space Weather. 2012. V. 10. Art.ID. S12003. http://dx.doi.org/10.1029/2012SW000842
  32. 32. Gulyaeva T.L. Interaction of global electron content with the Sun and solar wind during intense geomagnetic storms // Planetary and Space Sci. 2024. V. 240. Art.ID. 105830. https://doi.org/10.1016/j.pss.2023.105830
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека