Thermospheric density variations during extreme geomagnetic storms and their potential impact on the orbit of the China space station
Notice bibliographique
Résumé
Temporal variation and spatial distribution of the thermospheric density can change significantly during geomagnetic storms. These variations in thermospheric density enhance atmospheric drag, posing risks to Low-Earth-Orbit (LEO) spacecraft. Therefore, studying the characteristics of intense storm-time thermospheric density perturbations and orbit decay is crucial for practical applications. In this study, neutral density was simulated for the strongest magnetic storm events of solar cycles 24, 23, and 22, corresponding to minimum Dst indices of −234 nT (2015 St. Patrick’s Day storm), −442 nT (20 November 2003 storm), and −598 nT (1989 Quebec blackout storm). Four representative thermospheric models (DTM-2020, JB 2008, NRLMSIS 2.0, and TIEGCM 2.0) were employed to evaluate their performance during extreme geomagnetic storms by comparing simulated densities with satellite observations from Swarm, CHAMP, and GRACE during the November 2003 and March 2015 storm events. The results indicate that the errors of all models exhibit larger errors in the main and recovery phases, with a bias toward underestimation of density during the main phase. It is important to note that no thermospheric model is perfect and each model has its own limitations, especially dealing with extreme space weather events. Although JB2008 performs relatively well, it does not maintain the best performance across all phases, and its predictions still deviate from observations by at least 20%. Therefore, combining multiple model outputs is recommended for extreme cases. Furthermore, these thermospheric models were coupled with the High-Precision Orbit Propagator (HPOP) to examine the orbital decay of the China Space Station (CSS, ∼380–400 km altitude) during these events. The effects of drag on CSS during the strongest magnetic storm events in the 24th, 23rd and 22nd solar cycles were simulated. The orbital decay is about 233%, 300% and 266% higher than that in the quiet period, respectively. The reults of this study might serve as a reference for spacecraft for possible upcoming extreme magnetic storm events.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».