解读太阳活动周期对低地球轨道空间碎片长期轨道衰退的影响
空间物理
2025-05-27 v3
摘要
空间碎片数量的迅速增加对空间活动的持续可行性构成了重大威胁，并凸显了理解轨道衰减长期驱动因素的重要性。这项首创性研究利用跨越第 22、23 和 24 太阳活动周期的双行轨道根数（TLE）数据，考察了太阳活动对 17 个低地球轨道（LEO）碎片物体在第 22、23 和 24 太阳活动周期内轨道衰减的长期影响。对 TLE 导出的衰减剖面结合太阳黑子数（SSN）和 F10.7 指数的分析揭示了一个阈值：当 SSN 超过其周期峰值约 67-75% 时，轨道衰减率急剧增加。该阈值对应于由增强的太阳输入驱动的高热层密度，导致大气阻力增加。从第 22 周期到第 24 周期，每个太阳活动周期峰值的轨道衰减率呈现逐渐下降的趋势，与太阳活动的相应减弱相呼应。使用第 22 和 23 周期期间 TLE 数据导出的弹道系数和 MSIS 2.0 模型的大气密度预测的第 24 太阳活动周期的衰减剖面，在应用比例因子后与观测结果高度吻合。然而，两个高倾角物体表现出显著偏差，凸显了 MSIS 模型在表示高纬度大气条件方面的局限性。相比之下，低倾角物体表现出极好的一致性。总体而言，研究结果证实太阳驱动的热层变化是影响长期轨道衰减的主导因素，并强调需要完善大气模型——特别是针对极地地区——以改善再入预测和卫星任务规划。
引用
@article{arxiv.2405.08837,
title = {Deciphering Solar Cycle Influence on Long-Term Orbital Deterioration of Low-Earth Orbiting Space Debris},
author = {Ayisha M Ashruf and Ankush Bhaskar and C Vineeth and Tarun Kumar Pant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.08837},
year = {2025}
}