Радиационные пояса Ван Аллена представляют собой естественный аналог искусственных радиационных поясов, которые могут возникнуть после высотного ядерного взрыва. На этом изображении красные линии, окружающие Землю, представляют собой искусственный пояс высокой интенсивности, а желтые области — естественные пояса; LEO/MEO/GEO относятся к низкой околоземной орбите, средней околоземной орбите и геостационарной околоземной орбите. Фото: Национальная лаборатория Лос-Аламоса.
Исправление 50-летних ошибок в математике, используемой для понимания того, как электромагнитные волны рассеивают электроны, попавшие в магнитные поля Земли, приведет к лучшей защите технологий в космосе.
«Обнаружение этих ошибок поможет ученым улучшить свои модели искусственных радиационных поясов, образовавшихся в результате высотных ядерных взрывов, и понять, как подобное событие повлияет на наши космические технологии», — сказал Грег Каннингем, ученый-космонавт из Национальной лаборатории Лос-Аламоса. «Это позволяет нам лучше прогнозировать, какой может быть эта угроза, а также эффективность стратегий восстановления радиационного пояса».
Гелиофизические модели являются важными инструментами, которые исследователи используют для понимания явлений вокруг Земли, например, того, как электроны могут попасть в ловушку околоземной космической среды и повредить электронику на космических объектах, или как магнитное поле Земли защищает нас как от космических лучей, так и от частиц солнечной энергии. ветер.
Каннингем особенно заинтересован в изучении радиационных поясов Ван Аллена, поскольку они представляют собой естественный аналог искусственных радиационных поясов, которые могут возникнуть после высотного ядерного взрыва.
«В искусственном радиационном поясе электроны, образующиеся в результате ядерного взрыва, могут попасть в магнитное поле Земли так же, как и в естественных радиационных поясах», — сказал Каннингем. «Когда эти электроны окажутся в ловушке во внутреннем радиационном поясе на многие годы, они могут уничтожить существующие спутники и сделать невозможным развертывание новых».
Исследователи гелиофизики уже давно используют квазилинейную теорию, объясняющую турбулентность плазмы, для понимания рассеяния частиц. Имитационные модели, основанные на этой теории, играют важную роль в понимании того, как защитить космическую технику.
Но в ходе своих исследований Каннингем попытался пересмотреть статьи, основанные на квазилинейной теории, и обнаружил ошибки в давнем уравнении, используемом в сообществе космической физики.
«В некоторых типах моделей эта ошибка может действительно повлиять на полученный ответ; вы можете получить разницу в скорости рассеяния на несколько порядков», — сказал Каннингем. «Теперь исследователи, написавшие статьи за последние 20 или 30 лет, могут вернуться назад и посмотреть, повлияет ли это на их работу».
«Ошибка так долго оставалась необнаруженной просто потому, что исследовательское сообщество не думало, что первоначальные авторы, которые являются высоко цитируемыми исследователями в этой области, могли допустить эту ошибку», — добавил он.
Статья Каннингема с подробным описанием ошибок была недавно опубликована в Журнале геофизических исследований: Космическая физика.
Информация от: Национальной лабораторией Лос-Аламоса.
