The obrovské exploze, které zasáhly megaraketu Starship t zničený SpaceX v loňském roce také zanechal jednu z největších „děr“, jaká kdy byla objevena v ionosféře, tenkou vrstvu vzduchu v horních vrstvách atmosféry. Výsledky výzkumu ukázaly, že díra se protáhla na tisíce kilometrů a trvala téměř hodinu 1.

Yury Yasyukevich, spoluautor studie a atmosférický fyzik z Ústavu fyziky Slunce a Země v Irkutsku v Rusku, říká, že rozsah narušení jeho tým překvapil: "Znamená to, že nerozumíme procesům v atmosféře." Dodává, že takové jevy mají budoucí důsledky autonomní vozidla může vyžadovat přesnou satelitní navigaci. Výsledky byly vyhlášeny 26. srpnaGeofyzikální výzkumné dopisyzveřejněno.

Rekordní raketa

Loni 18. listopadu SpaceX vypustila svou raketu Starship – největší a nejvýkonnější raketu, která kdy byla postavena – ze startovacího místa v Boca Chica v Texasu. První stupeň hvězdné lodi je navržen tak, aby se bezpečně vrátil na povrch a mohl být znovu použit, ale explodoval krátce poté, co se oddělil od horního stupně, asi 90 kilometrů (55 mil) nad Mexickým zálivem. O několik minut později samodestrukční mechanismus na horním stupni spustil druhou explozi ve výšce asi 150 kilometrů.

Yasyukevich a jeho spolupracovníci byli zvědaví, jak mohou takové masivní exploze ovlivnit ionosféru, vrstvu atmosféry, která se rozprostírá v nadmořské výšce asi 50 až 1000 kilometrů, kde záření ze slunce může zbavit některé molekuly vzduchu jejich elektrony. Výsledkem je, že malé procento hmoty ionosféry je tvořeno elektrony a kladně nabitými ionty, zatímco zbytek molekul vzduchu zůstává neutrální. Přesný poměr ionizovaných a neutrálních molekul se mění v závislosti na faktorech, jako je nadmořská výška a zeměpisná šířka.

Tento poměr ovlivňuje rychlost, jakou se rádiové vlny vysílané globálními navigačními satelity šíří v ionosféře. Změny poměru mají různé účinky na různé rádiové frekvence. To umožňuje výzkumníkům měřit míru ionizace v reálném čase porovnáním rychlostí rádiových vln na dvou různých frekvencích, vysvětluje Yasyukevich.

Tato data byla po desetiletí používána k tomu, aby se ukázalo, jak události vypadají zemětřesení podzemní testy jaderných zbraní ovlivňují ionosféru. Tyto přírodní a člověkem způsobené poruchy mohou dočasně neutralizovat účinky slunečního záření rekombinací elektronů a iontů na neutrální molekuly.

Neutralizace vzduchu

Tým zkoumal veřejně dostupná data z více než 2 500 pozemních stanic v Severní Americe a Karibiku, které přijímají signály satelitní navigace. Zjistili, že exploze hvězdné lodi vytvořily rázové vlny, které se šířily rychleji, než je rychlost zvuku, a změnily ionosféru na neutrální atmosféru – „díru“ – na téměř hodinu napříč oblastí od poloostrova Yucatán v Mexiku po jihovýchod Spojených států. Výfuk rakety může spustit chemické reakce, které vytvoří dočasné díry v ionosféře i bez exploze, ale v tomto případě měly daleko větší účinek samotné rázové vlny, vysvětluje Yasyukevich.

„Tato případová studie na mě udělala dojem,“ říká Kosuke Heki, geofyzik z Hokkaidské univerzity v Sapporu v Japonsku, který sloužil jako otevřený recenzent článku. Domnívá se však, že hlavní příčinou díry byly chemické účinky velkého požáru.

Díra nebyla tak velká jako ta skrz Erupce sopky na Tonze na začátku roku 2022 způsobila, říká Heki, ale přesáhla tu způsobenou historický dopad meteoritu poblíž Čeljabinsku, Rusko, byla způsobena v roce 2013 – největší za století.

Ionosférické poruchy mohou ovlivnit nejen satelitní navigaci, ale také komunikaci Radioastronomie ovlivnit. S rostoucí frekvencí startů by se tyto efekty mohly stát větším problémem.