Weltraumwetter

Ohne Vorwarnung trafen am 5. Januar 2020 ein schnellerer Sonnenwind und stärkere magnetische Parameter auf unseren Planeten.
Rayann Elzein berichtet von prächtigen Auroras aus dem Grenzgebiet Norwegen/Finnland und lieferte schöne Fotos:

https://spaceweathergallery.com/indiv_upload.php?upload_id=158692

"Planetarische Kennziffern geomagnetischer Aktivität

Der Kp-Index gehört zu den international wichtigsten geomagnetischen Indizes. Das Deutsche GeoforschungsZentrum GFZ stellt diesen komplexen Datenservice, der auf den Daten von 13 geomagnetischen Observatorien beruht, seit 1997 zur Verfügung. Eine Information des Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ."



Polarlichter über Kangerlussuaq, Grönland.
(Bild: Dr. Jürgen Matzka)

Weiter in der Information des GFZ:
https://www.raumfahrer.net/news/astronomie/14042021100557.shtml

Viele Grüße
Rücksturz

"DLR: Sichere Vorhersagen für das Weltraumwetter

DLR eröffnet Institut für Solar-Terrestrische Physik in Neustrelitz: Sichere Vorhersagen für das Weltraumwetter. Eine Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)."



Eröffnung des neuen Instituts.
(Bild: DLR)

Weiter in der Pressemitteilung des DLR:
https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/27052021121440.shtml

Viele Grüße
Rücksturz

"KI verbessert Vorhersage von Sonnenstürmen

In einer aktuellen „Space-Weather“-Studie konnte ein internationales Team unter der Leitung der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) und des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften etablierte Modelle des Sonnenwindes mit neuen Machine-Learning-Algorithmen kombinieren und so die Vorhersage des Weltraumwetters deutlich verbessern. Eine Information des ZAMG."



Neue Methode verbessert Vorhersage von Sonnenstürmen um rund 20 Prozent: Dargestellt sind die Vorhersagen des alten (blau) und des neuen (orange) Modells sowie die gemessenen Werte (schwarz).
(Bild: ZAMG)

Weiter in der Information des ZMAG:
https://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/19062021105844.shtml

Viele Grüße
Rücksturz

"Forscher:innen der Universität Graz entwickeln Methode, um Sonnenausbrüche vorherzusagen

Sonneneruptionen sind spektakuläre Ausbrüche von Materie und Strahlung und können massive Auswirkungen auf die Erde haben, indem sie beispielsweise Satelliten stören. Forscher:innen der Universität Graz und des Skoltech Institute in Moskau haben eine Methode entwickelt, um solche Ereignisse besser vorhersagen zu können. Eine Presseaussendung der Universität Graz."



Robert Jarolim im Astronomie-Turm der Universität Graz. (Foto: Uni Graz/Vilgut)

Weiter in der Presseaussendung der Uni Graz:
https://www.raumfahrer.net/forscherinnen-der-universitaet-graz-entwickeln-methode-um-sonnenausbrueche-vorherzusagen/

Viele Grüße
Rücksturz

Weltraumwetter-Vorhersageservice aus Graz

TU Graz und Uni Graz liefern neuen Vorhersageservice für das Space Safety Programm der ESA. Eine Medienmitteilung der TU Graz.


Aufnahme der Sonne von der ESA/NASA-Mission Solar Orbiter. Das Diagramm zeigt den Dichteanstieg in der Atmosphäre und den nachfolgenden Höhenverlust eines Satelliten auf 490km – beides hervorgerufen durch einen koronalen Massenauswurf am 21. November 2003. (Bild: ESA+NASA/Solar Orbiter/EUI team)

Weiter in der Medienmitteilung der TU Graz  =>  Link zum Portalartikel

Viele Grüße, James

GFZ: Neuer Ansatz für bessere Weltraumwettervorhersagen

Das aus der Wettervorhersage bekannte Prinzip der Datenassimilation kann mit Satellitendaten die Prognose der Teilchendynamik im Elektronen-Ringstrom um die Erde deutlich verbessern. Eine Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ.


Schematische Darstellung des Ringstroms im Weltraum. Die Kugeln repräsentieren die Elektronen während des geomagnetischen Sturms, wobei die Farben die Flussdichte beschreiben. Blau bedeutet niedrige Flussdichte, rot hohe Flussdichte. Außerdem sind die Flugbahnen der Satelliten dargestellt, welche in dieser Studie verwendet wurden. (Grafik: Bernhard Haas, GFZ; bearbeitet: Hecht)

Weiter in der Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrum Potsdam  =>  Link zum Portalartikel

Viele Grüße, die Redaktionsmitglieder

Zwei intensive geomagnetische Stürme in diesem Jahr (im Mai und Oktober 2024) haben Schwächen im Satelliten-Kollisionsvermeidungssystem offengelegt: der zeitweise Anstieg der Dichte der Atmosphäre im unteren Bereich um etwa eine Größenordnung führte zB zu Abweichungen in der tatsächlichen Position von StarLink-Satelliten von bis zu 20 km, was den Kontrollzentren zu diesem Zeitpunkt nicht bewusst war. Zusätzlich ergab sich eine erhöhte Abbremsung und damit ein Absinken der Umlaufbahnen, was in vielen Fällen automatische Reaktionen triggerte, die die Umlaufbahnen wieder anhoben. Diese "Massenwanderung" (beteiligt waren zeitweise über 5000 Satelliten gleichzeitig) erfolgte völlig unkoordiniert und führte so die etablierten Algorithmen zur Kollisionsvermeidung ad absurdum:

https://spacenews.com/geomagnetic-storms-cause-mass-migrations-of-satellites/

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Diese "Massenwanderung" (beteiligt waren zeitweise über 5000 Satelliten gleichzeitig) erfolgte völlig unkoordiniert und führte so die etablierten Algorithmen zur Kollisionsvermeidung ad absurdum:

Es war (mir) nicht klar welche Algorithmen zur Kollisionsvermeidung gemeint sind. Hab gegoogelt aber dann chatgpt gefragt:

JSpOC's SOCRATES: Berechnet potenzielle Kollisionen weltweit und informiert Satellitenbetreiber.

ESA's Collision Avoidance Tools: Simulationen und Entscheidungsunterstützung für Satellitenmanöver.

NASA's CARA (Conjunction Assessment Risk Analysis): Verarbeitet Kollisionsrisiken für alle NASA-Satelliten.


Stimmt das soweit?

Die Situation wirkt insgesamt bedenklich wenn 5k Satelliten mal eben blind alleine auf ihre Koordinaten rangieren.

Schon rein zahlenmässig dominieren die Starlink-Satelliten in der Umlaufbahn; deren Ort- und Bahndaten werden zB über space-track.org zur Verfügung gestellt (https://www.starlink.com/de/satellite-operators). Aber: "In den letzten sechs Monaten mussten die Satelliten des SpaceX-Internetanbieters Starlink täglich durchschnittlich 137 Kollisionsvermeidungsmanöver durchführen".
"SpaceX selbst hatte zuvor erklärt, dass es seine Starlink-Satelliten verlagern würde, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem Stück Weltraummüll oder einem anderen Satelliten größer als 1 zu 100.000 sei. Die Satelliten seien außerdem mit einer eigenen Software zur autonomen Kollisionsvermeidung ausgestattet, die sie zwinge, aus dem Weg zu gehen, wenn ein anderes Raumfahrzeug zu nahe komme." (https://t3n.de/news/spacex-starlink-satelliten-ausweichmanoever-orbit-1563587/)
 Die automatisierten Reaktionen wie bei den geomagnetischen Stürmen werden aber nicht in Echtzeit reflektiert, sondern mit einer gewissen Zeitverzögerung in die Positions und Bahndaten eingepflegt - in diesen unklaren Zwischenzeiten ist das Risiko erhöht.

Ich lese die Meldung aber so, dass rein durch den instationären/transienten Zustand der Hochatmosphäre Probleme entstanden sind, nicht erst durch Manöver und Zeitverzug.

Am Boden (und an Bord) werden die Orbits "propagiert", also ausgehend von einem gemessenen Zustand T0 in die Zukunft vorhergesagt. Und diese Propagation funktioniert mit der instationären/transienten Hochatmosphäre eben nicht mehr ausreichend zuverlässig. Die Satelliten wissen nicht mehr ausreichend sicher wo sie (und ihre Nachbarn) in T0+xx Stunden sein werden. Trotzdem beginnen sie zu manövrieren, gerade weil sie offenbar mit zu hoher/falscher Zuverlässigkeit das Ergebnis der Propagation interpretieren. Die Algorithmen machen praktisch sinnfreie Kollisionsvorhersagen und Ausweichmanöver beginnen.

Stell dir vor, auf der Autobahn würden alle Fahrzeuge im Normallfall mit gleicher Geschwindigkeit auf ihrer Spur fahrend und ständig ihren exakten Standort+Geschwindigkeit an einen Server übermitteln, und die Spur wechseln, sofern ihnen der Server meldet das sich ein Hindernis vor ihnen befindet.
Wenn dann die Position um 5m falsch an den Server übermittelt wird, beginnen plötzlich viele Autos ihre Spur zu wechseln, wegen fehlerhafter Warnung. Und wenn jetzt auch noch jeder Spurwechsel nicht berücksichtigt, das andere Autos auch gerade Anweisung bekommen die Spur zu wechseln  dann steigt die Wahrscheinlich für einen Unfall gegenüber einem Stumpfen verbleiben auf der Fahrspur.

Das Ganze ist ein Softwareproblem. Es wurde jetzt erkannt. Das Problem wurde zwar als schlecht dargestellt, aber dass man es jetzt erkannt hat, ist sehr gut. Denn ab jetzt kann man Software verbessern.

Somit: Beim nächsten Sonnensturm wird die Software besser arbeiten, da man ab heute beginnen wird, sie zu verbessern.
- Entweder schafft man es, die Prognosen zu verbessern, sodass wieder besser bekannt ist, welcher Weltraumschrott wo ist, oder
- Man verlangsamt die Korrektur wegen Weltraumschrott, sodass es weniger Ausweichmanöver gibt.
- Oder man ist SpaceX und findet eine noch bessere Lösung