Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Космическая погода – палка о двух концах: она способна вызывать величественные явления, подобные полярным сияниям, вблизи полюсов Земли, но она также может иметь и более тревожные последствия, имеющие серьезные последствия для национальной безопасности.
Например, в 2014 году исследователи из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, обнаружили, что плазменные пузыри, связанные с космической погодой, частично способствовали сбоям в связи во время крупного сражения в войне в Афганистане, во время которого погибли три морских котика. .
Исследователи APL продолжают работать над такими приложениями, как атмосферные модели и новые датчики и инструменты, которые не только помогают обнаруживать аномалии, вызванные космической погодой, но и исследуют, как обеспечить безопасность критически важных активов национальной безопасности как в космосе, так и на земле.
«Общество сейчас сильно зависит от космоса», — сказал Бен Эстасио, исследователь APL, который руководит командой, которая исследует, как космические системы могут работать в космической среде. «Большинство людей не осознают, насколько их повседневная жизнь зависит от космоса».
Влияние Солнца
Мощная солнечная вспышка или корональный выброс массы — события, когда плазма вырывается от Солнца в космос и, возможно, к Земле — потенциально могут нарушить энергосети, повлиять на железные дороги или нанести вред астронавтам, работающим в космосе.
Но космические погодные явления также могут по-разному влиять на национальную безопасность, например, нарушая работу GPS, радио и спутниковой связи; влияние на характеристики и возможности радара; и создавать сопротивление спутникам, сбивая их с курса.
Например, в радиосвязи космическая погода может вызвать ионосферное мерцание — явление, во время которого незначительные изменения в ионосфере изменяют характер распространения радиоволн. В некоторых сценариях радиосигналы, посылаемые на соответствующей частоте, обычно отражаются от ионосферы. Когда происходят явления космической погоды, эти сигналы могут отражаться в неожиданных направлениях или выходить через ионосферу.
«Если вы ведете вещание на земле через возмущенную ионосферу, другие космические корабли могут принимать радиосигналы, которые вы пытаетесь отправить безопасно», — сказал Боб Шефер, космический физик APL.
Явления космической погоды также могут привести к потере активов и сделать уязвимыми возможности национальной безопасности. «Сильные явления космической погоды могут отрицательно повлиять на одну систему или комбинацию систем», — сказал Пэт Дандено, физик, специализирующийся на исследованиях космической погоды в APL.
«Когда это произойдет, другие люди смогут воспользоваться критически важными системами и сетями. Возможность прогнозировать эту динамику и потенциальные последствия явлений космической погоды в режиме, близком к реальному времени, имеет решающее значение».
Оценка воздействия космической погоды
Эксперты APL разработали множество направлений исследований и приложений, призванных помочь спонсорам лаборатории лучше понять, как космическая погода влияет на национальные активы.
Созданный в 2020 году Центр геокосмических штормов (CGS) НАСА разрабатывает комплексное прогнозное моделирование космической погоды, которое позволит оценить, как явления космической погоды влияют на Землю. В апреле CGS предоставила эту модель для моделирования по запросу через Центр координированного моделирования сообщества НАСА (CCMC).
«Наличие этих симуляций в CCMC знаменует собой значительный шаг вперед, предоставляя научному сообществу возможность работать вместе над углублением нашего понимания того, как космическая погода влияет на околоземную среду», — сказал Слава Меркин из APL, директор CGS.
Многочисленные усилия APL направлены на измерение и моделирование свойств космической физики для определения и прогнозирования поведения ионосферы, выявления случаев, когда могут произойти нарушения в верхних слоях атмосферы, и мониторинга изменений условий сопротивления атмосферных спутников, вызванных космической погодой. К ним относятся:
- Ультрафиолетовый спектрографический формирователь специального датчика (SSUSI): серия приборов, созданных APL, которые обеспечивают работу более 20 продуктов, связанных с космической погодой, в режиме, близком к реальному времени, для Космических сил США, чтобы помочь описать состояние ионосферы, термосферы и авроральной зоны. окружающая среда
- Модель ионосферы следующего поколения для операций (NIMO): прогнозирующая, ассимиляционная модель ионосферы, которая может использовать данные наземных GPS-приемников, радиозатмение со спутников, ионозондов и данные SSUSI.
- OVATION Prime: прогнозирующая модель местоположения, границ и потока энергии полярных сияний, оперативно используемая Космическими силами и Центром прогнозирования космической погоды NOAA.
- Спецификация ионосферы в высоких широтах: ансамбль моделей, объединенных с возможностями ассимиляции данных для создания подробных характеристик ионосферы, близких к реальному времени, для использования в различных приложениях Министерства обороны, таких как радиолокационные системы в высоких северных широтах.
По словам Эстасио, наличие этих ресурсов особенно выгодно спонсорам национальной безопасности, поскольку они устраняют и смягчают проблемы, которые могут повлиять на критически важные активы. «Понимание того, было ли что-то сделано с вашим космическим кораблем намеренно или было просто результатом действия естественных частиц высокой энергии, является решающим различием, которое необходимо сделать».
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса
