ЗОНДЫ-БЛИЗНЕЦЫ, ДВЕ РАЗНЫЕ СУДЬБЫ

В августе 2012 года Землю вместе покинули два одинаковых космических аппарата: зонды Ван Аллена A и B, созданные для изучения радиационных поясов, окружающих нашу планету. У них была одинаковая восьмиугольная форма, те же четыре солнечные панели, та же сильно вытянутая орбита с наклонением 10,2 градуса. Когда научная миссия завершилась, зонд B был выключен 19 июля 2019 года, а зонд A — 18 октября 2019 года. Согласно прогнозам, сделанным до начала миссии, оба должны были оставаться на орбите до 2034 года.

Всё вышло иначе. Зонд A вошёл в атмосферу 11 марта 2026 года. Зонд B всё ещё на орбите — хотя его выключили на несколько месяцев раньше. Как два близнеца, запущенные на одну орбиту и находившиеся под действием одной и той же космической погоды, могли прожить столь разные сроки?

Восемь лет орбит, восстановленных заново

Айиша Ашруф и её коллеги из Космического центра имени Викрама Сарабхаи и Индийского института космической науки и технологий, оба в Тируванантапураме (Индия), восстановили траекторию каждого зонда по открытым орбитальным данным, по точке каждые 15 секунд. Для каждого положения атмосферная модель оценивала плотность разреженного воздуха в верхней атмосфере — термосфере — с учётом активности Солнца и магнитного поля Земли в тот момент.

В нижней части своих вытянутых орбит, вблизи ближайшей к Земле точки, называемой перигеем, зонды задевали этот разреженный воздух. Каждый пролёт немного тормозил их. Это атмосферное торможение — главная сила, которая сводит спутники с орбиты.

Маленький разрыв, который всё растёт

До 2022 года оба зонда эволюционировали синхронно. Но с 2021 года их перигеи начали расходиться. Как ни странно, сначала глубже опускался зонд B — около 180 километров против 200 у A, — но зонд A дольше оставался внизу: его перигей задерживался у нижней точки каждого цикла.

Вверху: размер орбит зондов A (тёмно-красный) и B (синий) и их разность (розовый). Внизу: высота их перигеев. Затенённые полосы — фазы, когда разрыв скачкообразно растёт; оранжевая линия — буря мая 2024 года. — Рисунок 1, Ashruf et al. (2026), arXiv:2610.05372.

С конца 2022 года разрыв стал явным. Перигей зонда A опустился ниже примерно 190 километров, тогда как у B он оставался выше. С середины 2023 по 2025 год A снизился примерно до 160 километров, B — примерно до 180. Согласно тексту, к 2025 году зонд A провёл ниже 263 километров примерно на 39 часов больше, чем его близнец.

Даже на одной и той же высоте зонды уже встречали не один и тот же воздух: теперь они пересекали нижнюю атмосферу на разных широтах, долготах и в разное время суток. То же Солнце, те же бури, но не та же атмосфера.

Порочный круг торможения

С понижением высоты воздух очень быстро уплотняется. Чуть больше времени внизу — гораздо больше торможения. Большее торможение понижает орбиту, и зонд опускается ещё ниже, где воздух ещё плотнее. Авторы описывают эту усиливающую обратную связь как суть всей истории: небольшое начальное различие, которое само себя подпитывает.

Бури как ускорители

Космическая погода толкала в ту же сторону:

• В октябре 2022 года серия скромных геомагнитных бурь совпадает с первым явным скачком разрыва. В тот момент зонд A уже был около 180 километров, B — выше 200. Авторы напоминают, что умеренная буря в феврале 2022 года уже привела к потере 38 спутников Starlink, «раздув» воздух около 200 километров.
• Сильные бури в декабре 2023 года, затем в марте и августе 2024 года каждая совпадают с новым расширением разрыва.
• Во время бури «Гэннон» в мае 2024 года, по-видимому, замедлилось восстановление зонда A, а не B. Зонды тогда проходили в разное вечернее время, что могло иметь значение.
• На заднем плане просыпалось Солнце: его ультрафиолетовое излучение растёт с 2019 года вместе с новым солнечным циклом, уплотняя верхнюю атмосферу и делая каждую небольшую разницу в орбите всё дороже.

Уроки для перегруженных орбит

Ни одна буря в отдельности этого не объясняет: расхождение возникает из небольших различий в орбите, снова и снова усиливаемых бурями и резким ростом плотности воздуха с понижением высоты. Авторы признают ограничения своих инструментов — усреднённую атмосферную модель, недооценивающую бури, орбитальные данные, которые размываются во время финального снижения, и рассчитанную потерю энергии, которую пришлось уменьшить в десять раз, чтобы она совпала с наблюдаемой. И всё же они заключают, что два аппарата на почти одинаковых орбитах под одним и тем же небом могут прожить очень разные сроки, — урок для прогнозирования того, когда упадут спутники и космический мусор.