Sinds de lancering van Spoetnik, de eerste kunstmatige satelliet van de aarde, in 1957, meer dan 41, 500 ton door de mens gemaakte objecten zijn in een baan rond de zon geplaatst, de aarde, en andere planetaire lichamen. Sinds die tijd, de meeste objecten, zoals raketlichamen en grote stukken ruimtepuin, op een ongecontroleerde manier de atmosfeer van de aarde weer binnenkwamen, een potentieel gevaar vormen voor mensen en infrastructuur. Het voorspellen van de re-entry datum en tijd is een uitdagende taak, omdat men de dichtheid van de bovenaardse atmosfeer moet specificeren die sterk afhankelijk is van zonneactiviteit die, beurtelings, is moeilijk te voorspellen. De atmosfeer van de aarde kan erg heet worden door zonneactiviteit, waardoor deze uitzet, en een satelliet kan in zijn baan vervallen en terugvallen naar de aarde vanwege het effect dat bekend staat als atmosferische weerstand. In aanvulling, er is veel ruimtepuin, veel ervan erg klein; als een ruimtevaartuig onverwacht van baan verandert en zelfs maar een klein stukje puin tegenkomt, dit zou gelijk staan ​​aan het raken van een bom vanwege de hoge snelheid.

Een internationale groep wetenschappers onder leiding van Skoltech-professor Tatiana Podladchikova ontwikkelde een nieuwe methode en software genaamd RESONANCE ("Radio Emissions from the sun:ONline ANalytical Computer-aided Estimator") die voorspellingen geeft van de zonne-radioflux bij F10.7 en F30 cm met een doorlooptijd van één tot 24 maanden. De F10.7- en F30-indexen vertegenwoordigen de fluxdichtheid van radio-emissies van de zon bij een golflengte van 10,7 en 30 cm gemiddeld over een uur en dienen als een zonne-proxy van de ultraviolette zonne-emissie die de bovenste atmosfeer van de aarde verwarmt. De methode combineert state-of-art op fysica gebaseerde modellen en geavanceerde methoden voor gegevensassimilatie, waarbij de resulterende F10.7- en F30-voorspellingen worden gebruikt als zonne-invoer in de re-entry-voorspellingstool voor een verdere schatting van de re-entry-tijd van een object.

"We evalueerden systematisch de prestaties van RESONANCE bij het verstrekken van voorspellingen over terugkeer van eerdere ESA-terugkeercampagnes voor 602 nuttige ladingen en raketlichamen, evenals 2, 344 objecten van ruimteschroot die van 2006 tot 2019 opnieuw zijn binnengekomen gedurende de volledige 11-jarige zonnecyclus. De testresultaten toonden aan dat de voorspellingen verkregen door RESONANCE in het algemeen ook leiden tot verbeteringen in de voorspellingen van re-entry tijdperken en dus kunnen worden aanbevolen als een nieuwe operationele dienst voor re-entry voorspellingen en andere ruimteweertoepassingen, ", zegt hoofdauteur en Skoltech's MSc-afgestudeerde Elena Petrova, die momenteel haar doctoraatsstudies nastreeft aan het Center for Mathematical Plasma Astrophysics, Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven).

"Het aantal opnieuw ingevoerde objecten hangt nauw samen met het zonneactiviteitsniveau:de meeste objecten keren terug tijdens de maximale zonneactiviteitsfase binnen de 11-jarige cyclus. Interessant is dat de terugkeertijd van het ruimtepuin volgt de evolutie van de cyclus op de voet, onmiddellijk reageren op veranderingen in zonneactiviteit. Tegelijkertijd, payloads en raketlichamen vertonen ook een groot aantal re-entry's tijdens de afnemende fase van de cyclus, die verband kan houden met de tijdsvertraging tussen zonneactiviteit en terugkeer voor grote objecten, " zegt professor Astrid Veronig, een co-auteur van de studie en directeur van Kanzelhöhe Observatory aan de Universiteit van Graz.

"Het is erg belangrijk om zonneactiviteit te monitoren en te voorspellen voor het voorspellen van banen. Bijvoorbeeld, Skylab, dat bedoeld was om in de jaren zeventig een gecontroleerde terugkeer uit te voeren, viel op een ongecontroleerde manier op aarde vanwege onnauwkeurige berekeningen van de atmosferische weerstand als gevolg van zonneactiviteit. Een ander voorbeeld is de meest recente lancering van de Chinese Long March 5B-raket op 9 mei. 2021:de overblijfselen van de tweede trap die China's eerste ruimtestationmodule droeg, maakten een ongecontroleerde terugkeer en landden in de Indische Oceaan. De ontwikkeling van robuuste en betrouwbare operationele diensten voor ruimteweer, waarbij de voorhoede van onderzoek wordt gecombineerd met technische toepassingen, is dus van het grootste belang voor de bescherming van ruimte- en grondinfrastructuren en de bevordering van ruimteverkenning. En welke stormen ook mogen razen, we wensen iedereen goed weer in de ruimte, " zegt Tatiana Podladchikova, assistent-professor aan het Skoltech Space Center (SSC) en een co-auteur van onderzoek.

Momenteel, het team bereidt RESONANCE voor voor operationeel gebruik als onderdeel van een nieuwe ruimteweerdienst voor continue voorspelling van de activiteit van zonne-radioflux.