Ten artykuł został pierwotnie opublikowany pod adresem Rozmowa. Publikacja przyczyniła się do artykułu do Space.com Głosy ekspertów: Op-Ed & Insights.
Rozwijające się przemysł kosmiczny i Towarzystwo Technologie Telekomunikacja – Wszystkie są podatne na to samo zagrożenie: Pogoda kosmiczna.
Pogoda kosmiczna obejmuje wszelkie zmiany w środowisku kosmicznym między Słoneczny I Ziemia. Jeden wspólny rodzaj wydarzenia pogodowego kosmicznego nazywa się Międzyplanetarne wyrzucanie masy koronowej.
Te wyrzuty są wiązkami pól magnetycznych i cząstek, które pochodzą od słońca. Mogą podróżować z prędkością do 1242 mil na sekundę (2000 kilometrów na sekundę) i mogą powodować Burze geomagnetyczne.
Tworzą piękne Aurora wyświetla się – Podobnie jak północne światła, które czasami można zobaczyć na niebie – ale mogą również zakłócać operacje satelitarne, Zamknij sieć elektryczną I Odsłaniaj astronautów na pokładzie przyszłych misji załogi Księżyc I Mars do śmiertelnych dawek promieniowania.
Jestem ekspertem heliofizyk i kosmicznymi mój zespół prowadzi rozwój nowej generacji Konstelacja satelitarna zwana Swiftktóry ma wcześniej przewidywać potencjalnie niebezpieczne wydarzenia pogodowe kosmiczne. Naszym celem jest prognozowanie ekstremalnej pogody w kosmosie dokładniej i wcześniej.
Niebezpieczeństwa związane z przestrzenną pogodą
Interesy handlowe Teraz stanowią dużą część eksploracji kosmosu, koncentrując się na Turystyka kosmicznabudynek Sieci satelitarnei pracując nad Wyodrębnienie zasobów z księżyca i pobliskich asteroid.
Przestrzeń jest również Krytyczna domena dla operacji wojskowych. Satelity zapewniają niezbędne możliwości komunikacji wojskowej, nadzoru, nawigacji i wywiadu.
Ponieważ kraje takie jak USA rosną, aby zależeć od infrastruktury w kosmosie, ekstremalne wydarzenia pogodowe stają się większym zagrożeniem. Dzisiaj pogoda kosmiczna zagraża 2,7 bln USD aktywów globalnie.
We wrześniu 1859 r Wydarzenie Carringtonspowodowane pożarami w Ameryce Północnej i Europie przez linie telegraficzne doładowania. W sierpniu 1972 r. Inny Wydarzenie przypominające Carrington Prawie uderzyli astronautów krążących po Księżycu. Dawka promieniowania mogło być śmiertelne. Niedawno, w lutym 2022 r., SpaceX stracił 39 z 49 Nowo uruchomione satelity StarLink z powodu umiarkowanego wydarzenia pogodowego kosmicznego.
Dzisiejsze monitory pogody kosmicznej
Usługi pogodowe kosmiczne w dużej mierze polegają na satelitach monitorujących wiatr słonecznyktóry składa się z magnetycznych linii pola i cząstek pochodzących ze Słońca i przekazują swoje obserwacje z powrotem na Ziemię. Naukowcy mogą więc Porównaj te obserwacje z historycznymi zapisami przewidywania pogody kosmicznej i zbadania, w jaki sposób Ziemia może reagować na obserwowane zmiany wiatru słonecznego.
Pole magnetyczne Ziemi naturalnie chroni żywe rzeczy i satelity orbitujące ziemię przed najbardziej niekorzystnymi skutkami pogody kosmicznej. Jednak ekstremalne zdarzenia pogodowe w kosmosie mogą kompresować – lub w niektórych przypadkach odbierz się do tyłu – tarcza magnetyczna Ziemi.
Ten proces pozwala cząsteczkom wiatru słonecznego w naszym chronionym środowisku – magnetosfera – Odsłanianie satelitów i astronautów na pokładzie stacji kosmicznych na trudne warunki.
Większość satelitów Ciągle monitoruj pogodę przestrzenną związaną z Ziemią orbita stosunkowo blisko planety. Niektóre satelity są ustawione w Niska orbita Ziemiokoło 100 mil (161 kilometrów) nad powierzchnią ziemi, podczas gdy inne są w Orbita geosynchronicznaokoło 25 000 mil (40 000 km).
Na tych odległościach satelity pozostają w ochronnej osłonie magnetycznej Ziemi i mogą niezawodnie mierzyć reakcję planety na warunki pogodowe kosmiczne. Jednak, aby bardziej bezpośrednio zbadać nadchodzący wiatr słoneczny, naukowcy używają dodatkowych satelitów położonych dalej w górę rzeki – setki tysięcy mil od Ziemi.
USA, Europejska agencja kosmiczna i wszystkie Indie działają satelity monitorujące pogodę w przestrzeni po ustawieniu L1 Lagrange Point – Prawie 900 000 mil (1 450 000 km) od Ziemi – gdzie równoważą siły grawitacyjne Słońca i Ziemi. Z tego punktu widzenia monitory pogodowe kosmiczne mogą zapewnić do 40 minut wcześniejszego ostrzeżenia dla przychodzących wydarzeń słonecznych.
Wprowadzane ostrzeżenie o pogodzie kosmicznym
Zwiększenie czasu ostrzegawczego po 40 minut – obecny czas ostrzegania – pomoże operatorom satelitarnym, planistom sieci elektrycznej, dyrektorom lotów, astronauci i Oficerowie siły kosmicznej Lepiej przygotuj się na ekstremalne wydarzenia pogodowe w kosmosie.
Na przykład podczas burz geomagnetycznych atmosfera nagrzewa się i rozszerza, zwiększając opór satelitów na niskiej orbicie Ziemi. Przy wystarczającym wcześniejszym ostrzeżeniu operatorzy mogą zaktualizować swoje obliczenia przeciągające, aby zapobiec zstąpieniu satelitów i spalaniu podczas tych wydarzeń. Z zaktualizowanymi obliczeniami przeciągania operatorzy satelitarni mogliby Użyj systemów napędowych satelitów manewrować je wyżej na orbicie.
Linie lotnicze mogą zmienić swoje trasy, aby uniknąć narażenia pasażerów i personelu na wysokie dawki promieniowania podczas burz geomagnetycznych. A przyszli astronauci w drodze do Księżyca lub Marsa, które nie mają ochrony przed tymi cząsteczkami, mogą zostać ostrzeżeni z wyprzedzeniem o ochronie.
Miłośnicy Aurora doceniliby również więcej czasu na dotarcie do swoich ulubionych miejsc do oglądania.
Granica dochodzenia w dziedzinie spacji
Mój zespół i ja opracowaliśmy nową konstelację satelitarną pogodową kosmiczną, nazwaną Granica dochodzenia w sprawie pogody w kosmosie. Swift po raz pierwszy umieści monitor pogodowy kosmiczny poza punktem L1, na 1,3 miliona mil (2,1 miliona kilometrów) od Ziemi. Odległość ta pozwoliłaby naukowcom poinformować decydentów o wszelkich wydarzeniach pogodowych związanych z ziemią do prawie 60 minut przed przybyciem.
Satelity z tradycyjnymi chemicznymi i elektrycznymi układami napędowymi nie mogą utrzymać orbity w tym miejscu – dalej od Ziemi i bliżej słońca – długo. Wynika to z faktu, że musieliby stale spalić paliwo, aby przeciwdziałać grawitacyjnym ciągnięciu słonecznego.
Aby rozwiązać ten problem, nasz zespół spędził dziesięciolecia na projektowaniu i opracowywaniu nowego systemu napędu. Nasze rozwiązanie zostało zaprojektowane w przystępnej cenie, która jest bliżej słońca niż tradycyjny punkt L1, i do tego niezawodnie działał przez ponad dekadę, wykorzystując obfite i niezawodne zasoby – światło słoneczne.
Swift użyłby systemu napędu Fuelless o nazwie Żagiel słoneczny Aby dotrzeć do orbity. Żagiel słoneczny jest cienką odblaskową powierzchnią włosów-symulującą bardzo cienkie lustro-które obejmuje około jednej trzeciej boiska piłkarskiego. Równoważy siłę cząstek światła pochodzących z słońca, która odsuwa ją, z grawitacją słońca, która przyciąga ją do wewnątrz.
Podczas gdy żaglówka wykorzystuje windę stworzoną przez wiatr przepływający po zakrzywionych żaglach poruszać się po wodzieŻagiel Słoneczny używa pędu fotonów ze światła słonecznego, odbijanego od dużego, błyszczącego żagla, aby napędzać statek kosmiczny w przestrzeni. Zarówno żaglówka, jak i żagiel słoneczne wykorzystują przeniesienie energii z ich odpowiednich środowisk, aby napędzać ruch bez polegania na tradycyjnych paliwach.
Słoneczny żagiel może umożliwić szybkie wejście na niestabilną orbitę Sub-L1 bez ryzyka wyczerpania paliwa.
NASA z powodzeniem uruchomiła swój pierwszy żagiel słoneczny w 2010 roku. Ta demonstracja w przestrzeni, nazwana Nanosail-D2zawierał 107 stóp kwadratowych (10 m2 ) Popłynąć i umieszczono na niskiej orbicie Ziemi. W tym samym roku japońska agencja kosmiczna uruchomiła Większa misja Solar Sail, Ikarosktóry rozmieścił 2110 stóp2 (196 m2 ) Popłyń wiatrem słonecznym i pomyślnie orbitował Wenus.
Towarzystwo planetarne i NASA następnie uruchamiają dwa żagle na niskiej orbicie Ziemi: Światłaz obszarem 344 stóp2 (32 m2 ) i Zaawansowany kompozytowy system żagli słonecznychz obszarem 860 stóp2 (80 m2 ).
Misja demonstracyjna Solar Silar Sail, Solar Cruiser, zostanie wyposażona w znacznie większy żagiel – będzie miała powierzchnię 17 793 stóp2 (1653 m2 ) i uruchom już w 2029 r. pomyślnie wdrożony Kwadrant żagla na Ziemi na początku ubiegłego roku.
Aby przetransportować go w kosmos, zespół skrupulatnie składa się i mocno spakuje żagiel do małego kanistra. Największym wyzwaniem do pokonania będzie rozmieszczenie żagla raz w kosmosie i Używanie go do kierowania satelitarnym ścieżką orbitalną.
Jeśli się powiedzie, Solar Cruiser utoruje drogę do konstelacji Swifta czterech satelitów. Konstelacja obejmowałaby jeden satelitarny wyposażony w napęd żaglowy, ustawiony na orbitę poza L1 oraz trzy mniejsze satelity z napędem chemicznym na orbicie w punkcie L1 Lagrange.
Satelity będą nieokreślone w L1 i poza nią, zbierając dane na wiatru słonecznym bez przerwy. Każdy z czterech satelitów może obserwować wiatr słoneczny z różnych lokalizacji, pomagając naukowcom lepiej przewidzieć, w jaki sposób może ewoluować przed dotarciem do ziemi.
Ponieważ współczesne życie zależy bardziej od infrastruktury kosmicznej, kontynuowanie inwestowania w prognozę pogody kosmicznej może chronić zarówno technologie kosmiczne, jak i naziemne.
Ten artykuł jest opublikowany z Rozmowa na licencji Creative Commons. Przeczytaj Oryginalny artykuł.
