Сводка результатов модели PreMevE-MEO. Фото: Космическая погода (2024 г.). DOI: 10.1029/2024SW003975
«Электроны-убийцы», которые движутся почти со скоростью света внутри земных поясов Ван Аллена — зоны, окружающей планету и улавливающей энергичные заряженные частицы, — представляют собой серьезную угрозу для космического оборудования, вызывая сбои в электронике.
Теперь в сотрудничестве Национальной лаборатории Лос-Аламоса и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл исследователи используют машинное обучение, приложение искусственного интеллекта, для улучшения прогнозной модели измерения электронов внутри внешнего радиационного пояса Земли.
«Это исследование доказывает возможность использования данных Лаборатории о частицах для прогнозирования динамики электронов-киллеров», — сказал Юэ Чен, физик из Лос-Аламоса и ведущий автор нового исследования. «Между тем, это демонстрирует важность долгосрочных космических наблюдений в эпоху искусственного интеллекта».
Исследование было недавно опубликовано в журнале Space Weather и является важным шагом вперед в улучшении возможностей прогнозирования космической погоды и защиты спутников.
Новая возможность прогнозирования команды, называемая Predictive MeV Electron-Medium Earth Orbit или PreMevE-MEO, может обеспечить более точные и эффективные почасовые прогнозы. Входные данные модели PreMevE-MEO включают электроны, наблюдаемые 12 спутниками GPS на средней околоземной орбите и одним спутником на геостационарной околоземной орбите в Лос-Аламосе. Команда разработала инновационный алгоритм машинного обучения, сочетающий сверточные нейронные сети с преобразователями для улучшения модели.
В результате исследователи показали, что можно делать высокоточные прогнозы на основе наблюдений с давней космической инфраструктуры на средней околоземной орбите — расстоянии над Землей, на котором работают многие навигационные и метеорологические спутники. Эта модель потенциально может стать ценным инструментом оперативного предупреждения о космической погоде.
В новой модели также используются уникальные данные GPS Лос-Аламоса, которые объединяют данные рентгеновского дозиметра о частицах, которые впервые были доступны общественности в 2017 году и заархивированы Национальными центрами экологической информации Национального управления океанических и атмосферных исследований.
Одним из уникальных аспектов этих данных является то, что в отличие от традиционных исследовательских миссий, проводимых НАСА, это долгосрочное созвездие с доступными данными за более чем 100 спутниковых лет. Это один из немногих ресурсов космической среды, который действительно попадает в категорию больших данных, в которых могут быть применены современные подходы искусственного интеллекта.
Эта работа поддерживает недавний План реализации Национальной стратегии и плана действий по космической погоде, в которых агентствам поручено идентифицировать и публиковать исторические данные со спутников; финансируемые правительством США наземные обсерватории и сети; измерения во всей электрической сети; и потоки данных магнитометра, которые будут полезны для улучшения разработки, проверки и тестирования моделей, используемых для характеристики и прогнозирования явлений космической погоды.
Информация от: Национальной лабораторией Лос-Аламоса.
