Duizenden GPS-satellieten getroffen door zonnestorm

Op 10 mei 2024 ontstond er een van de grootste explosies op de Zon. Deze gaf bij ons het prachtige poollicht in de nacht van 11 op 12 mei. Dat is mooi, maar deze geomagnetische storm gaf ook minder mooie gevolgen. Naar schatting 5000 satellieten kwamen in een lagere baan om de Aarde terecht. Dat kwam niet door de druk die de geomagnetische storm gaf op het oppervlak van de satellieten. Dat kwam doordat de Aarde een enorme hoeveelheid energie van de zonnestorm geabsorbeerd had. De aardatmosfeer werd hier groter van en raakte de satellieten daarna. Hierdoor verloren de satellieten geleidelijk hoogte. De meeste daarvan waren Starlink-satellieten van de ruimtevaartorganisatie SpaceX. Dat kan niet bestaan want die satellieten komen hierdoor in aanraking met een dichtere laag van de dampkring en vallen uiteindelijk allemaal terug op de Aarde.

Starlink

Het Starlink netwerk zorgt voor internet op de hele wereld via veel kleine satellieten in lage banen om de Aarde (LEO). Die internet is er nu wel, maar dat gaat via WIFI en kabels onder de straat. Dat is niet meer nodig als alle satellieten van Starlink gelanceerd en operationeel zijn. Weet daarbij dat er concurrerende netwerken van satellieten gaan komen, zodat Starlink niet het alleenrecht heeft straks. LEO zorgt er voor dat de banen van die Starlink satellieten dicht bij de dampkring van de Aarde aanwezig zijn.

GNSS-ontvanger

De oplossing dat vele Starlink satellieten in LEO tijdelijk meer luchtweerstand voelde was eenvoudig. Elke Starlink-satelliet heeft een ‘Global navigation satellite system’ (GNSS) ontvanger om automatisch bij te sturen als er misschien een botsing met een andere satelliet aan zit te komen. Een GNSS ontvanger is een apparaat dat signalen ontvangt om de locatie van, in dit geval de satelliet, te bepalen. Voor elk moment is deze informatie bekend. Afhankelijk van de eisen kan een GNSS-ontvanger een nauwkeurigheid van centimeters bereiken. Bij een landmeetkundige GNSS ontvanger is dat noodzakelijk. Wij zijn meer vertrouwd met het woord GPS-locatie of GPS-coördinaten, maar eigenlijk is dit een GNSS-locatie. Echter dat is de term voor de GNSS-ontvangende satellieten uit de Verenigde Staten (vanaf 1978). De Europese Unie heeft zo de Galileo satellieten (vanaf 2011). Rusland heeft de GLONASS-satellieten (vanaf 1982) en China heeft de BeiDou satellieten (vanaf 2000). Elk systeem bestaat uit 20+ operationele satellieten. Al die systemen werken onderling samen om de positie vast te stellen. Al deze satellieten draaien om de Aarde heen, en niet in een geostationaire baan, en zijn daardoor ook voor iedereen op de Aarde bruikbaar als je het signaal kunt ontvangen. India en Japan hebben ook GNSS-satellieten, maar die zijn niet ‘global’ bruikbaar.

Elke GNSS satelliet heeft een zeer nauwkeurige atoomklok aan boord. Die weet de lokale positie; de snelheid van de satelliet t.o.v. de Aarde en wanneer een signaal weg ging en terug kwam. Die snelheid is ook belangrijk om te corrigeren voor relativistische effecten, want de meting zijn zeer nauwkeurig. Je hebt vier (of meer) satellieten nodig om de GPS locatie van iemand of een object op de Aarde nauwkeurig genoeg vast te stellen. Heeft je navigatiesysteem eventjes contact met slechts drie satellieten, dan rij je b.v. tijdelijk naast de weg op je navigatiesysteem.

Bijsturen

De duizenden getroffen GNSS satellieten wisten wat er gebeurt was en stuurde zelfstandig weer terug naar de hogere oorspronkelkelijk LEO waarvoor ze ontworpen waren. Dit was de eerste keer dat er zo’n massale migratie van satellieten nodig was, daar er steeds meer satellieten komen. Starlink is daarvan sinds 2019 de nummer 1 op de wereld met zijn eigen systeem. Deze migratie heeft juist weer een grotere kans op botsingen tot gevolg. Het zonnevlekkenmaximum is ergens in eind 2024 / begin 2025 en het aantal satellieten blijft snel toenemen.