Rozległa przestrzeń orbity Ziemi, coraz bardziej zaludniana przez obiekty stworzone przez człowieka, stanowi rosnące wyzwanie dla obserwacji astronomicznych i bezpieczeństwa w kosmosie. To złożone środowisko orbitalne ujawniło niedawno nieoczekiwane zjawisko: potężny sygnał radiowy, pochodzący nie z odległej galaktyki, lecz z dawno nieczynnego satelity. Odkrycie to podkreśla kluczową potrzebę zrozumienia zachowań kosmicznych śmieci i ich potencjalnego wpływu na czułe instrumenty naukowe, co rodzi nowe pytania dotyczące zarządzania orbitą i przyszłości eksploracji głębokiego kosmosu.
Astronomowie obsługujący radioteleskop ASKAP w zachodniej Australii wykryli w połowie czerwca niezwykle silny, ultraszybki impuls radiowy. Sygnał był tak intensywny, że na chwilę przyćmił wszystkie inne wykryte emisje radiowe. Badacze, przyzwyczajeni do poszukiwania ulotnych, potężnych „szybkich błysków radiowych” (FRB) z odległych galaktyk – zjawisk, które, jak się uważa, pochodzą z ekstremalnych obiektów kosmicznych, takich jak magnetary, gęste pozostałości po martwych gwiazdach – początkowo spodziewali się przełomowego odkrycia astronomicznego. Jednakże dane wykazały zaskakującą anomalię: sygnał wydawał się znacząco rozmyty, co jest cechą niezgodną ze źródłem oddalonym o miliony lat świetlnych.
Wykrywanie źródła naziemnego
Rozmycie okazało się kluczową wskazówką. Jak wyjaśnił Clancy James, profesor nadzwyczajny w Curtin Institute of Radio Astronomy na Uniwersytecie Curtin, rozmyty obraz wskazywał na źródło „bliskiego pola”, znajdujące się w odległości dziesiątek tysięcy kilometrów od anteny. Kontrastuje to z odległymi obiektami astronomicznymi, które wytwarzają płaską falę czołową. Dzięki skrupulatnej analizie zespół precyzyjnie zlokalizował źródło sygnału na wysokości około 4500 kilometrów (2800 mil) od Ziemi. Weryfikując dane z baz satelitarnych, zidentyfikowali sprawcę: Relay 2, eksperymentalny satelita komunikacyjny wystrzelony przez NASA w 1964 roku.
Relay 2, zaktualizowana wersja satelity Relay 1 (który, co ważne, retransmitował sygnały podczas Igrzysk Olimpijskich w Tokio w 1964 roku), zaprzestał działania zaledwie trzy lata po starcie, stając się de facto kosmicznym śmieciem. Przez dziesięciolecia krążył cicho, pozornie biernie. Wykrycie silnego impulsu radiowego z tak starego, nieczynnego satelity zaskoczyło społeczność naukową, co skłoniło Jamesa i jego kolegów do pogłębionego śledztwa, którego wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie *The Astrophysical Journal Letters*.
Rozwikłanie zjawiska
Zespół zaproponował dwa główne mechanizmy dla tego potężnego impulsu, który, jak oszacowano, był od 2000 do 3000 razy jaśniejszy niż typowe dane radiowe wykrywane przez ich instrument. Najbardziej prawdopodobną przyczyną jest wyładowanie elektrostatyczne. Dzieje się tak, gdy elektrony gromadzą się na metalowej powierzchni satelity, prowadząc do nagromadzenia ładunku. Kiedy ładunek osiągnie próg krytyczny, nagle uwalnia się poprzez zwarcie, generując silny impuls radiowy. Zjawisko to jest analogiczne do wyładowań elektryczności statycznej obserwowanych na Ziemi. Mniej prawdopodobne, ale możliwe wyjaśnienie, obejmuje uderzenie mikrometeorytu — maleńkiej kosmicznej skały. Takie uderzenie przy wysokich prędkościach (przekraczających 20 kilometrów na sekundę) może natychmiastowo zjonizować szczątki w plazmę, która następnie emituje krótki impuls fal radiowych. Chociaż uderzenia mikrometeorytów rzadziej wywołują takie specyficzne okoliczności, wyładowania elektrostatyczne, jak wiadomo, występują często i mogą uszkodzić statki kosmiczne.
Implikacje dla zarządzania przestrzenią kosmiczną i astronomii
Incydent z satelitą Relay 2 podkreśla istotny i narastający problem: proliferację kosmicznych śmieci. Od zarania ery kosmicznej na orbitę Ziemi weszło prawie 22 000 satelitów, z czego nieco ponad połowa pozostaje operacyjna. Z biegiem czasu nieczynne satelity generowały niezliczone fragmenty poprzez kolizje, tworząc niebezpieczne środowisko szybkich kosmicznych szczątków orbitalnych. Ten stale rosnący „kosmiczny śmieć” stanowi bezpośrednie zagrożenie dla aktywnych satelitów i, jak pokazuje incydent z Relay 2, może również zakłócać naziemne obserwacje astronomiczne. Możliwość pomylenia ziemskich impulsów generowanych przez satelity z prawdziwymi zjawiskami astrofizycznymi, takimi jak szybkie błyski radiowe, stanowi poważne wyzwanie dla astronomów. W miarę uruchamiania kolejnych satelitów, rozróżnianie sygnałów kosmicznych i antropogenicznych będzie coraz trudniejsze.
Eksperci w tej dziedzinie, w tym James Cordes, profesor astronomii na Uniwersytecie Cornella, oraz Ralph Spencer, profesor emerytowany radioastronomii na Uniwersytecie w Manchesterze, zgadzają się z proponowanym mechanizmem, zauważając, że wyładowania iskrowe z satelitów były obserwowane już wcześniej, nawet z aktywnych satelitów GPS. Podkreślają, że to zdarzenie uwydatnia potrzebę wdrożenia przez astronomów rygorystycznych metod analitycznych w celu odróżniania prawdziwych astrofizycznych źródeł radiowych od wyładowań elektrostatycznych lub mikrometeorytowych pochodzących z obiektów stworzonych przez człowieka w pobliżu Ziemi. Trwający rozwój zaawansowanych instrumentów, takich jak radioteleskop Square Kilometre Array Low-frequency array (SKA-Low) w Australii, ma dostarczyć dalszych informacji na temat tych zjawisk, pomagając łagodzić wyzwania stwarzane przez nasze coraz bardziej zatłoczone środowisko orbitalne.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.