Luftverschmutzung führt dazu, dass GPS und Telekommunikation während Sonnenstürmen leicht „lähmend“ sind

Ô nhiễm không khí làm GPS, viễn thông dễ ‘tê liệt’ trong bão Mặt trời - Ảnh 1. — Da die Menschheit für das Internet, die Navigation und sogar die Verteidigung zunehmend auf Satelliten angewiesen ist, entsteht eine neue Sorge: Emissionen, die die globale Erwärmung verursachen, könnten diese Satelliten anfälliger für Sonnenstürme machen – Foto: AI

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass steigender CO₂-Gehalt in der oberen Atmosphäre die Luft dünner macht. Gleichzeitig erhöhen Sonnenstürme, bei denen geladene Sonnenteilchen mit der Atmosphäre kollidieren, die Luftdichte. Diese schnelle und dramatische Veränderung der Dichte könnte ernsthafte Probleme für Satelliten verursachen, so die Wissenschaftler in einem Artikel in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters.

Geomagnetische Stürme sind Störungen des Erdmagnetfelds, die durch Sonnenaktivität verursacht werden. Starke Stürme können die Dichte der oberen Atmosphäre erhöhen, was es Satelliten erschwert, ihre Umlaufbahn und Geschwindigkeit beizubehalten. Geraten sie aus dem Gleichgewicht, können sie allmählich an Höhe verlieren, was ihre Betriebsdauer verkürzt.

Simulationen auf dem Supercomputer des US-amerikanischen National Center for Atmospheric Research (NCAR) zeigen: Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts könnte die Dichte der oberen Atmosphäre um 20 bis 50 Prozent abnehmen. Bei einem starken magnetischen Sturm wird die Dichtezunahme deutlich größer sein als heute – sie kann sich verdoppeln oder verdreifachen.

„Für die Satellitenindustrie ist dies ein besonders wichtiges Thema. Bei der Entwicklung von Satelliten müssen zukünftige atmosphärische Bedingungen berücksichtigt werden, statt sich nur auf historische Daten zu verlassen“, sagte der Forscher Nicholas Pedatella.

Eine dünnere Atmosphäre bedeutet, dass Satelliten weniger Luftwiderstand erfahren, stabilere Umlaufbahnen haben und eine längere Lebensdauer haben können.

Es ergibt sich jedoch ein Paradoxon: Es ist diese „Lebensverlängerung“, die dazu führt, dass Weltraumschrott, einschließlich stillgelegter Satelliten und kleiner Fragmente, länger in einer niedrigen Umlaufbahn um die Erde verbleibt.

Während eines magnetischen Sturms kann ein kurzer Anstieg der atmosphärischen Dichte dazu führen, dass Satelliten und Trümmer schneller abstürzen, wodurch das Risiko einer Kettenreaktionskollision steigt.

Ein kleines Trümmerteil, das auf einen aktiven Satelliten trifft, kann Tausende neuer Teile erzeugen und einen „Dominoeffekt“ in einer gesamten Orbitalregion auslösen.

Die Studie betrachtete den Sturm vom Mai 2024 als typisches Beispiel, als eine Reihe von koronalen Massenauswürfen (CMEs) von der Sonne in vielen Gebieten niedriger Breitengrade ein ungewöhnliches Polarlicht erzeugte, das sonst nur selten zu sehen ist.

Neben der spektakulären Schönheit wurden einige Satelliten gestört oder drohten sogar auszufallen. Bei der Simulation desselben Szenarios in den Jahren 2040, 2061 und 2084 stellte das Team fest, dass der Klimawandel die Auswirkungen magnetischer Stürme auf die Atmosphäre verstärken und plötzliche Dichteänderungen verursachen würde, die viel stärker sind als heute.

„In 30 Jahren könnte ein Sturm der gleichen Stärke wie heute eine völlig andere atmosphärische Reaktion hervorrufen“, betonte Pedatella. Das bedeutet, dass sich die Satellitenindustrie bei ihrer Entwicklung nicht auf historische Daten stützen kann, sondern gezwungen ist, Neuberechnungen anzustellen und sich an eine sich verändernde Erde unter dem doppelten Einfluss von Klima und Weltraum anzupassen.

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