Lyuk a légkörben
(Rovat: Űridőjárás, SpaceX - 2024.11.14 07:15.)

Orosz kutatók szerint a Starship 2023. novemberi, váratlan felrobbanása lyukat ütött az ionoszférába, ami korábban még soha nem fordult elő.

A Starship 2023. november 18-án indult második próbarepülésére. (Kép: Timothy A. Clary / AFP via Getty Images)

Amint csaknem egy éve megírtuk, a SpaceX 2023. november 18-án 13:02:53 UT-kor, Boca Chicából indította második tesztrepülésére a Starship óriásrakétát, amelynek két fokozata a start után 2 perc 40 másodperccel (70 km magasságban, 13:05:31 UT-kor) szétvált, de nem sokkal később (13:06:11 UT-kor) a Super Heavy első fokozat kb. 90 km magasságban felrobbant. A Starship folytatta útját, de 13:11:23 UT-kor, azaz körülbelül 8,5 perccel a start után, 149 km magasságban váratlanul az is felrobbant.

Pillanatkép a Super Heavy fokozat 3 perc 20 másodperccel a start után bekövetkezett robbanásáról készített animációból. (Forrás: SpaceX / Space.com)

Orosz kutatók a Geophysical Research Letters folyóiratban publikált tanulmányukban leírják, hogy a második robbanás átmenetileg hatalmas lyukat vágott az ionoszférába, azaz a légkör 80 km és 650 km közötti magasságban lévő tartományába, ahol a gázok ionizált állapotban vannak jelen. A tanulmány vezető szerzője, Jurij Jaszjukevics (Orosz Tudományos Akadémia Nap–Föld Fizikai Intézete, ISTP) szerint az ilyen lyukak az ionoszférában általában kémiai folyamatok eredményeképpen, a hajtóművek üzemanyaga és a légkör közötti kölcsönhatás következtében jönnek létre. A tavalyi volt az első eset, amikor a lyuk valamilyen katasztrofális, emberi tevékenység okozta esemény következtében keletkezett. A létrejött, és a robbanás után mintegy 30–40 percig tartó zavart számos műhold mellett nemzetközi földi megfigyelő-hálózatok több állomása is megfigyelte. Ezt követően az ionoszféra állapota helyreállt, a lyuk maximális kiterjedését nem sikerült megállapítani.

Az emberi tevékenység okozta lyukak az ionoszférában nem jelentenek újdonságot. A kutatók régóta tudják, hogy a rakéta-üzemanyagok égése során keletkező egyes vegyületek, például a szén-dioxid és a vízgőz reakcióba lépnek az ionizált oxigénatomokkal, és átmenetileg rekombinálják azokat, vagyis átmenetileg lyuk keletkezik az ionoszférát alkotó plazmában. A SpaceX Falcon-9 rakétái különösen hajlamosak az ilyen ionoszféralyukak létrehozására, részben a két fokozat szétválásakor, részben a rakétafokozatok visszatérésekor. Amikor a rekombinálódott atomok újra ionizálódnak, a sarki fényhez hasonló vöröses fényt bocsátanak ki, amelyet a csillagászok SpaceX aurorának neveznek.

A Boca Chica fölött a magasba emelkedő Starship 2023. november 18-án. (Kép: SpaceX)

A vizsgált esetben azonban az ionoszféra kilyukadását a Starship felrobbanása által keltett lökéshullám okozta, amely átmenetileg szórta az ionoszférában lévő szabad elektronokat, és ezáltal megváltoztatta a plazma megszokott tulajdonságait. A robbanásban el nem égett üzemanyag csupán fokozta a hatást, erősítette az ionoszféra elszegényedését és meghosszabbította a jelenség időtartamát. Az elsődleges ok azonban a lökéshullám volt, ezért nem lehetett megfigyelni a sarki fényhez hasonló fénylést a plazma visszaépülésekor.

A Starship pályája (narancssárga) a 2023. november 18-i próbarepülésén. A rakéta Boca Chicából indult (piros háromszög), a két fokozat szétválása után történt az első robbanás (piros X), majd a repülés 8. percében a másik robbanás (piros csillag). A pálya türkizzel jelölt szakaszán meteorológiai radarok észlelték a robbanásból származó darabokat. A színes pontok a térségben elhelyezkedő GNSS vevők helyét jelzik, a kék, illetve zöld pontok a Starship pályájától délre, illetve északra fekvő azon vevőket jelölik, amelyek adatait a méréshez felhasználták. A (b) ábrán az ionoszféra egyes állomások által mért teljes elektrontartalma (TEC, total electron content) látható az idő függvényében. (Kép: GRL, Yasyukevich et al. 2024)

A kutatók megjegyzik, hogy a Starship első próbarepülése során történt robbanás után nem volt kimutatható hasonló zavar az ionoszférában, mert az a robbanás alacsonyabban történt, így hatása nem érte el az ionoszférát.