НАСА запускает ракеты с удалённого острова в Тихом океане для изучения загадочных высотных структур, похожих на облака, которые могут нарушать работу критически важных систем связи.
Миссия под названием Sporadic-E ElectroDynamics (SEED) начинает своё трёхнедельное окно запуска с атолла Кваджалейн на Маршалловых островах в пятницу, 13 июня.
Атмосферные особенности, которые изучает SEED
Слой Sporadic-E создаёт множество проблем для радиосвязи. Когда они присутствуют, диспетчеры воздушного движения и пользователи морской радиосвязи могут принимать сигналы из необычно отдалённых регионов, принимая их за близлежащие источники.
Военные операторы, использующие радары для наблюдения за горизонтом, могут обнаруживать ложные цели — их называют «призраками» — или получать искажённые сигналы, которые сложно расшифровать.
Слои Sporadic-E постоянно формируются, перемещаются и рассеиваются, поэтому такие сбои трудно предсказать.
Что такое ионосфера?
Слой, в котором изучают атмосферные особенности, называется ионосферой. Ионосфера — это слой атмосферы Земли, который простирается примерно от 60 до 1000 километров над уровнем моря. Здесь находится Международная космическая станция и большинство спутников, вращающихся вокруг Земли.
Ионосфера также является местом, где мы наблюдаем наибольшее влияние космической погоды. Космическая погода, в основном вызванная солнечной активностью, создаёт множество проблем для связи со спутниками и между наземными системами.
Особенности ионосферы
Ионосфера названа так из-за заряженных частиц, или ионов, которые в ней находятся. Некоторые из этих ионов происходят от метеоров, которые сгорают в атмосфере и оставляют следы ионизированного железа, магния, кальция, натрия и калия, подвешенные в небе.
Эти «тяжёлые металлы» более массивны, чем типичные обитатели ионосферы, и имеют тенденцию опускаться на более низкие высоты, ниже 140 километров. Время от времени они слипаются, образуя плотные скопления, известные как слои Sporadic-E.
Сложности изучения слоёв Sporadic-E
Слои Sporadic-E не видны невооружённым глазом, их можно увидеть только с помощью радаров. В радарных снимках некоторые слои выглядят как лоскутные и пушистые облака, в то время как другие распространяются, подобно пасмурному небу, которое мы называем «одеялом Sporadic-E».
«Существует большой интерес к прогнозированию этих слоёв и пониманию их динамики из-за того, как они влияют на связь», — сказал Арох Барджатъя, главный исследователь миссии SEED и профессор инженерной физики в Аэронавтическом университете Эмбри-Риддла в Дейтона-Бич, штат Флорида.
Команда SEED включает учёных из Университета Эмбри-Риддла, Бостонского колледжа в Массачусетсе и Университета Клемсона в Южной Каролине.
Исследование слоёв Sporadic-E
Учёные могут объяснить образование слоёв Sporadic-E в средних широтах, но не могут объяснить, почему они появляются вблизи экватора Земли, например, возле атолла Кваджалейн, где будет запущена миссия SEED.
В Северном и Южном полушариях слои Sporadic-E можно представить как заторы частиц. Ионы в атмосфере можно представить как миниатюрные автомобили, движущиеся по одной линии в полосах, определённых магнитными силовыми линиями Земли.
Для изучения низкоширотных слоёв Sporadic-E изнутри Барджатъя разработал миссию SEED. Миссия использует зондирующие ракеты — беспилотные суборбитальные космические аппараты, несущие научные приборы. Их полёты длятся всего несколько минут, но могут быть запущены точно в цель.
Начиная с ночи 13 июня, Барджатъя и его команда будут отслеживать ALTAIR (ARPA Long-Range Tracking and Instrumentation Radar), мощную наземную радиолокационную систему на месте запуска, на предмет признаков развития слоёв Sporadic-E. Когда условия будут подходящими, Барджатъя даст команду на запуск. Через несколько минут ракета будет в полёте.
Во время подъёма ракета выпустит красочные паровые трассеры. Наземные камеры будут отслеживать трассеры для измерения ветровых потоков в трёх измерениях.
После попадания в слой Sporadic-E ракета развернёт четыре подполезных груза — миниатюрные детекторы, которые будут измерять плотность частиц и напряжённость магнитного поля в нескольких точках. Данные будут передаваться обратно на землю по мере снижения ракеты.
В другую ночь во время окна запуска команда запустит вторую, почти идентичную ракету для сбора дополнительных данных в потенциально иных условиях.
Барджатъя и его команда будут использовать данные для улучшения компьютерных моделей ионосферы, стремясь объяснить, как слои Sporadic-E формируются так близко к экватору.
«Слои Sporadic-E являются частью гораздо большей и более сложной физической системы, в которой находятся космические объекты, на которые мы полагаемся каждый день», — сказал Барджатъя. «Этот запуск приближает нас к пониманию ещё одного ключевого элемента взаимодействия Земли с космосом».
Предоставлено НАСА.