Na nebu iznad Hrvatske snimljena SpaceX-ova aurora
Hrvatski astronom amater Christian Medica zabilježio je 1. svibnja neobičnu pojavu koja se na zapadnom nebu ukazala oko 22 sata.
Njegove kamere postavljene su u mjestu Latin pored Plaškog i kontinuirano prate nebo u svim smjerovima. Kamera koja prati zapad snimila je mutnu mrljicu svjetlosti koja se kretala sa sjeverozapada prema jugozapadu, a zatim ispustila magličast snop i nestala, ostavljajući za sobom upečatljivo crveni oblak.
Bio je to drugi stupanj rakete Falcon 9 lansirane oko dva sata ranije s Floride. Nakon što je izvršio svoju misiju i upalio motore da uspori, ispustio je preostalo gorivo i kontrolirano pao u ocean. Crvenilo koje je za sobom ostavio u astronomskim krugovima naziva se "SpaceX-ova aurora" jer se u posljednje vrijeme sve češće bilježi, kako letovi te kompanije postaju sve učestaliji.
Kako funkcionira povratak raketnog stupnja?
Raketa Falcon 9 s novim teretom satelita Starlink lansirana je s Floride u 20:06 sati po našem vremenu. Poletjela je prema sjeveroistoku, a prvi stupanj uspješno se spustio na automatizirani brod u Atlantskom oceanu. Drugi stupanj je nakon odvajanja počeo razmještati 30-ak satelita u inicijalne orbite, iz kojih će se polako sami dizati.
Oko dva sata nakon lansiranja, u 21:59 sati po hrvatskom vremenu, drugi stupanj pojavio se na hrvatskom nebu, nisko nad zapadnim obzorom. Izgledao je poput mutne magličaste mrlje. Iza te mrlje išla je svijetla točkica, koja se na snimkama iz Italije i Francuske jasnije vidjela kao crtica.
Konačno se ispred te crtice pojavio gušći, sjajniji oblak koji se brzo rasplinuo, ostavivši za sobom upečatljivo crvenilo nalik aurori. Ono je potrajalo još dvadesetak sekundi i potom nestalo.
Što se tu zbiva?
Što pokreće nastanak umjetnih aurora? Orbitalne rakete obično se sastoje od dva stupnja. Prvome je zadatak podići drugi stupanj i koristan teret iznad guste atmosfere. Nakon obavljenog zadatka, taj se prvi dio spušta na rampu ili na robotsku platformu u moru. Drugi stupanj tada pali motore i razmješta satelite u zadane orbite. Kad obavi posao, obično sat i pol do dva nakon lansiranja, postaje beskoristan.
Kako se ne bi pretvorio u svemirski otpad, na njemu se pale motori koji ga usporavaju i kontrolirano obaraju u udaljena oceanska područja. No, prije toga drugi stupanj ispušta preostalo gorivo kako ne bi došlo do eksplozije. Ako ga pritom na visini na kojoj se nalazi, negdje između 250 i 300 kilometara, osvijetli Sunce, prizor za promatrače na Zemlji može biti spektakularan.
U vrijeme ispuštanja goriva, kada je bio vidljiv iz Hrvatske, drugi stupanj Falcona 9 nalazio se na nebu negdje iznad zapadnog Sredozemlja, približno između Francuske i Sardinije.
Kemija umjetnih aurora
Pojava je proteklih nekoliko godina bila snimljena iz drugih krajeva svijeta i već je dobila ime: SpaceX-ova aurora, iako nije aurora kakve uzrokuju Sunčevi vjetrovi.
Uzrok SpaceX-ovih aurora je gorivo koje drugi stupanj rakete ispušta u ionosferu. Kako se to zbiva? U ionosferi Sunčevo ultraljubičasto i rendgensko zračenje stalno "izbija" elektrone iz atoma. Zato ondje ima puno iona, odnosno nabijenih čestica. To je početno stanje.
Kada drugi stupanj ispusti gorivo, on u ionosferu ubacuje neutralne, odnosno nenabijene molekule, ponajviše vodu i ugljikov dioksid. Te molekule "olakšavaju" elektronima da se ponovno vežu za ione kisika. Naime, one sudjeluju u sudarima iona kisika i elektrona tako što odnose višak energije koji nastaje kad se elektron veže za ion. Bez toga bi se elektron nakon povratka u atom odmah opet odvojio. Drugim riječima, one ubrzavaju proces rekombinacije koji bi se inače događao sporije.
Ta promjena, odnosno proces u kojem se ionizirani atomi kisika ponovno spajaju s elektronima i vraćaju u neutralno, stabilnije stanje, oslobađa energiju koja pobuđuje okolne atome i molekule. To znači da elektroni u tim pobuđenim atomima i molekulama nakratko prelaze u više energetsko stanje, kao da su "pogurnuti" na višu razinu na "više orbitale". Takvo stanje nije stabilno pa se elektroni ubrzo vraćaju na niže, prirodne razine, a pritom višak energije otpuštaju u obliku svjetlosti.
U ionosferi se ta energija najčešće oslobađa kao crvena svjetlost valne duljine oko 630 nanometara, karakteristična za kisik na velikim visinama. Zbog toga promatrači na Zemlji vide crvenkasti oblak ili svjetlucanje nalik na auroru.
Isti osnovni princip stoji i iza polarne svjetlosti, samo što je "okidač" drukčiji. U polarnim svjetlostima energiju donose nabijene čestice sa Sunca koje udaraju u atmosferu, dok ovdje energija dolazi iz kemijskih reakcija potaknutih raketnim ispušnim plinovima. U oba slučaja rezultat je isti – atomi se pobude, a zatim zasvijetle dok se vraćaju u stabilno stanje. Cijeli proces traje oko 10 do 20 minuta.
Zašto se gorivo ispušta?
SpaceX-ovi stupnjevi ispuštaju gorivo tijekom kratkih paljenja motora kako bi usmjerili ostatke rakete da padnu u ocean, umjesto na kopno. Prema podacima Spaceweather.com (popularna stranica koja prati aktivnosti na Suncu i njihove posljedice za Zemlju), takve se rupe u ionosferi obično stvaraju iznad južnog i središnjeg dijela SAD-a oko 90 minuta nakon lansiranja, na visini od oko 300 km. One su manje i pravilnijeg, kružnijeg oblika od onih koje nastaju pri lansiranju, pa su i svjetlosni efekti sferičniji i kraće traju.
Ionosferske rupe ne predstavljaju opasnost za život na Zemlji. Međutim, njihov utjecaj na astronomiju još uvijek se procjenjuje. Spaceweather.com ističe da promjene u ionosferi mogu poremetiti kratkovalne radijske komunikacije te utjecati na GPS signale.
S druge strane, proučavanje tih rupa može znanstvenicima pomoći da bolje razumiju ionosferu. Jeffrey Baumgardner s Boston University rekao je da se "gustoća ionosfere razlikuje iz noći u noć". "Stoga promatranjem velikog broja ovakvih događaja možemo naučiti nešto o učinkovitosti kemijskih procesa u ionosferi", dodao je američki fizičar za za Spaceweather.com.
