科学家用“星链”卫星给地球高层大气做“全身扫描”

地球高层大气中，99%以上是不带电的中性气体，这一区域称为热层（thermosphere），其密度指地表100至1000公里高度间中性大气的疏密程度；相比之下，带电的电离层（ionosphere）仅占不到1%，但因影响无线电波传播而较易观测。热层密度测量则长期面临技术难题。日本京都大学研究团队创新性地利用公开的星链（Starlink）卫星轨道数据，借鉴医学CT断层扫描（tomography）原理，通过分析卫星轨道缓慢衰减所反映的大气阻力，反推出约1200颗运行在482公里高度卫星周围的热层密度。基于这些数据，团队首次生成了约500公里高度上、覆盖全球纬度与经度的二维热层密度分布图。该结果与欧洲航天局SWARM卫星实测数据高度吻合。此前该团队已用星链卫星的两行轨道根数（TLE）数据估算过热层密度随时间与高度的变化；本次新方法进一步揭示了密度在水平方向（即不同地理位置）上的差异，首次呈现热层的地理结构特征。随着近地轨道日益拥挤，更精准的热层密度信息可显著提升卫星轨道预测精度，降低卫星之间及卫星与太空碎片相撞的风险；未来该技术还有望实现卫星周边大气密度的准实时监测，为空间天气预报和安全、可靠的航天器运行提供重要支撑。