Extreme Weltraumwetterereignisse und dadurch ausgelöste geomagnetische Stürme sind in der Lage die Erdatmosphäre durch erhöhte Energiezufuhr (z.B. durch Jouleschen Wärmeentwicklung) aufzuheizen. Als Folge davon kommt es zu einer Ausdehnung der Erdatmosphäre.
Zum Beispiel: ein Sonnensturm hat am 4. Februar 2022 hat zu einer erhöhten atmosphärischen Dichte geführt, wodurch 40 von 49 Starlink-Satelliten zum Absturz gebracht wurden. Daraufhin sind die Satelliten in der Erdatmosphäre verglüht. Dieses Video zeigt das Verglühen der Satelliten über Puerto Rico [mehr Information]:
Speziell Forschungssatelliten welche prinzipiell auf Grund ihres Einsatzzweckes in einer niedrigeren Bahn (< 1000 km) die Erde umkreisen sind dadurch einem erhöhten Luftwiderstand ausgesetzt was sich in einem Verlust der Flughöhe widerspiegelt. Bei Satelliten, welche mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet sind, können diese Effekte direkt gemessen werden. Diese Instrumente messen sämtliche nicht-gravitativen Kräfte, die auf den Satelliten wirken. Dazu zählen der atmosphärische Luftwiderstand, der Strahlungsdruck der Sonne sowie der Erdalbedo. Durch die Information über den aktuellen Luftwiderstand können Erkenntnisse über den Zustand und die Variabilität der Neutraldichte der Erdatmosphäre entlang des Satellitenorbits gezogen werden.
Der Vorteil dieser Methodik ist, dass die Daten in einer sehr hohen zeitlichen Auflösung (Sekunden) vorliegen und zusätzlich beinahe kontinuierliche Messungen seit Anfang des Jahrtausends vorliegen. Speziell die Satellitenmissionen CHAMP und GRACE / GRACE-FO konnten damit wertvolle Erkenntnisse über den Einfluss von Sonnenstürmen auf die obere Erdatmosphäre liefern. Heutzutage werden diese Ergebnisse auch in die neueste Generation von Thermosphärenmodellen (NRLMSIS 2.0, DTM 2020) assimiliert. Dies hat enorme Relevanz für die präzise Bahnbestimmung einer Vielzahl von Satelliten, welche nicht mit Beschleunigungssensoren ausgestattet sind und daher der Störeinfluss ausschließlich modelliert werden kann.
Zusätzlich wird in diversen wissenschaftlichen Arbeitsgruppen, wie zum Beispiel in der von der International Association of Geodesy (IAG) Commission-4 gebildeten Joint Working Group „Improvement of Thermosphere Models“, daran geforscht eine verbesserte und standardisierte Prozedur zur Bestimmung von Neutraldichten der Atmosphäre zu entwickeln und dadurch die Weiterentwicklung der Modelle zu unterstützen.
Neben den Auswirkung auf Satelliten können Weltraumwetterereignisse auch für Astronauten von Bedeutung sein. Der Sonnenzyklus hat eine beträchtliche Auswirkung auf die mögliche Strahlungsdosen, denen Astronauten ausgesetzt sind. Während eines Sonnenmaximum wird die kosmische Strahlung äußerst effektiv durch das Magnetfeld der Sonne abgeschirmt. Während eines Sonnenminimums existiert jedoch eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Krebserkrankungen bei Astronauten, die sich während Missionen außerhalb der schützenden Magnetosphäre aufhalten (z.B. bei einer Mission zum Mars).
Eine wesentliche Komponente sind zudem Solar Energetic Particle (SEPs) Ereignisse, die zukünftige Missionen treffen könnten. SEPs bestehen aus Proton, Elektronen und Ionen, die bei Sonneneruptionen (z.B. solar flares) erzeugt und auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Bei einem sehr starken Event würden Astronauten außerhalb der Erdmagnetosphäre innerhalb weniger Stunden sterben. Das verbesserte Verständnis sowie auch die Vorhersage von SEPs ist daher gerade ein wichtiges Thema.