國立極地研究所片岡龍峯副教授與情報通信研究機構（NICT）鹽田大幸主任研究員、陣英克主任研究員、垰千尋主任研究員、品川裕之研究員、成蹊大學藤原均教授、九州大學三好勉信準教授等人的共同研究顯示，經過分析2022年2月上旬發生的磁暴發生機制，以及類比磁暴引起的大氣密度增加現象，明確了同年2月上旬Space X公司發射的數十顆低軌道人造衛星重新進入大氣層並丟失的終極因數。此成果於2022年12月23日刊登在歐洲科學雜誌《Journal of Space Weather and Space Climate》上。
圖1：引發磁暴的兩次日冕物質拋射（黃色部分和橙色部分。供圖：國立極地研究所）
美國Space X公司的人造衛星丟飛機失事件發生於2022年2月上旬磁暴的產生期間。同年2月3日，該公司發射的49顆星鏈人造衛星中，有多顆重新進入大氣層並丟失。太陽發生大規模爆炸時，會產生大量的電漿並釋放出來（日冕物質拋射），當這些電漿到達地球後，在全球範圍内會出現數日地磁減弱現象。這種現象就是磁暴。
根據Space X公司發佈的資訊，人造衛星發射後，大氣阻力（人造衛星從周圍大氣中受到的氣動阻力）增加了50%左右，雖然人造衛星被轉移到了約210公里的低高度軌道安全模式以降低大氣阻力，但最終有多達40顆人造衛星無法重新回復軌道，未能擧升到目標高度的350公里就丟失了。
此次發生的磁暴規模屬於每月都會發生一次的常見水平，即使這樣，還是有多顆人造衛星重新進入了大氣層，這一點備受研究人員關注。另外，對於人造衛星被投放的200公里高度附近的大氣觀測較少，對磁暴影響的瞭解也不充分，過往研究中只知道某些局部地區會出現25%左右的大氣密度增減。
此次，片岡準教授等人的研究團隊分析了這場磁暴的發生機制，根據太陽風觀測資料的分析結果指出，可能是由於兩次太陽的日冕物質拋射同時來到地球，導致了不規則、難以預測的磁暴發生。
研究團隊認爲，磁暴連續發生兩次是罕見的，並且第二次難以預測。分析結果表明，太陽先後發生了兩次日冕物質拋射，並引發了兩次磁暴。
此外，研究團隊在進行大氣物理程序即時類比（GAIA）後得知，在高度200公里處，大氣阻力增加現象會在比以往認知的更大範圍内發生，即使是非大規模的弱磁暴，也會影響低軌道人造衛星的航行。
以過往研究爲基礎的經驗模式中，大氣密度增加爲25%左右，而透過本次大氣類比模式的即時預測發現，被磁暴加熱膨脹的大氣從局部地區擴展到低緯度，並在全球範圍内增加了50%的密度。
研究團隊認爲，此次研究結果表明，爲了能事先預測磁暴引起的大氣阻力增加，需要進一步加深理解太陽風的構造，提高對磁暴的預測精度，並且需要開發、使用更爲先進的高精度再現大氣阻力的地球大氣模式。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Journal of Space Weather and Space Climate
論文：Undexpected space weather causing the reentry of 38 Starlink satellites in February 2022
DOI：10.1051/swsc/2022034
