یک فضاپیمای مجهز به آفتابگردان می تواند هشدارهای هوشیاری بیشتری برای تهدید به شرایط آب و هوایی فضا برای فناوری زمینی ارائه دهد
این مقاله در ابتدا منتشر شد مکالمه این نشریه به مقاله در Space.com کمک کرده است آراء متخصص: op-ad و بینشحرف
صنعت فضا در حال رشد و جامعه فناوری به طور فزاینده ای متکی است – شبکه های برقی ، حمل و نقل هوایی و ارتباطات – همه در برابر همان تهدید آسیب پذیر هستند: زمان کیهانی.
زمان کیهانی شامل تمام تغییرات در محیط کیهانی بین خورشید و زمین است. نوع متداول از وقایع هواشناسی کیهانی ، دفع یک توده تاج بین صفحه ای است.
این دور رینها بسته های میدان مغناطیسی و ذرات هستند که از خورشید سرچشمه می گیرند. آنها می توانند با سرعت حداکثر 1.242 مایل در ثانیه (2000 کیلومتر در ثانیه) سفر کنند و می توانند باعث طوفان های ژئومغناطیسی شوند.
آنها نمایشگرهای زیبا شفق قطبی ایجاد می کنند – مانند درخشش شمالی که بعضی اوقات در آسمان می بینید – اما آنها همچنین می توانند عملیات ماهواره ای را مختل کنند ، شبکه الکتریکی را خاموش کرده و فضانوردان را در داخل ماه آینده و مریخ به دوزهای کشنده تابش در معرض نمایش قرار دهند.
من یک متخصص در زمان هلیوفیزیک و فضا هستم و تیم من توسعه یک صورت فلکی ماهواره ای نسل بعدی به نام Swift را هدایت می کند ، که برای پیش بینی وقایع آب و هوایی بالقوه خطرناک از قبل پیش بینی شده است. هدف ما پیش بینی دقیق تر و زودتر فضای فضا است.
خطرات زمان فضا
اکنون ، علایق تجاری بخش بزرگی از مطالعه فضایی را با تمرکز بر گردشگری فضایی ، ساخت شبکه های ماهواره ای و کار برای استخراج منابع از ماه و سیارکهای مجاور تشکیل می دهد.
فضا همچنین یک حوزه مهم برای عملیات نظامی است. ماهواره ها فرصت های اساسی را برای ارتباطات نظامی ، مشاهده ، ناوبری و اطلاعات فراهم می کنند.
از آنجا که کشورهایی مانند ایالات متحده به زیرساخت های فضایی وابسته هستند ، حوادث هواشناسی شدید کیهانی تهدیدی بیشتر است. امروز ، زمان فضایی حداکثر 2.7 تریلیون دلار دارایی در سراسر جهان را تهدید می کند.
در سپتامبر سال 1859 ، قدرتمندترین رویداد هواشناسی فضایی ، معروف به رویداد کارینگتون ، آتش سوزی در آمریکای شمالی و اروپا ایجاد کرد و خطوط تلگراف را شارژ کرد. در آگوست 1972 ، یک رویداد دیگر ، مانند کارینگتون ، تقریباً به فضانوردان اطراف ماه رسید. دوز تابش می تواند کشنده باشد. اخیراً ، در فوریه 2022 ، SpaceX 39 مورد از 49 ماهواره تازه ایجاد شده Starlink خود را به دلیل یک رویداد زمان متوسط فضای متوسط از دست داد.
مانیتورهای فضای امروز Menis
خدمات هواشناسی فضایی به شدت به ماهواره هایی که باد خورشیدی را که از خطوط میدان مغناطیسی و ذرات ناشی از خورشید تشکیل شده است ، متکی هستند و مشاهدات آنها را به زمین باز می گردانند. دانشمندان سپس می توانند این مشاهدات را با سوابق تاریخی مقایسه کنند تا زمان فضا را پیش بینی کنند و بررسی کنند که چگونه زمین می تواند به تغییرات مشاهده شده در باد خورشیدی پاسخ دهد.
میدان مغناطیسی زمین به طور طبیعی از موجودات زنده و ماهواره هایی که زمین را از بیشترین عوارض جانبی دوران کیهانی مدار می کند ، محافظت می کند. با این حال ، حوادث هواشناسی شدید کیهانی را می توان فشرده کرد – یا در بعضی موارد ، سپر مغناطیسی زمین.
این فرایند به ذرات باد خورشیدی اجازه می دهد تا آن را به محیط محافظت شده ما – مغناطیسوسفر – در معرض قرار دادن ماهواره ها و فضانوردان در ایستگاه های فضایی در تخته به شرایط سخت تبدیل کنند.
بیشتر ماهواره ها ، که دائماً در حال مشاهده زمان فضای محدود به زمین هستند ، نسبتاً نزدیک کره زمین تور می کنند. برخی از ماهواره ها در مدار زمین پایین ، حدود 100 مایل (161 کیلومتر) بالاتر از سطح زمین واقع شده اند ، در حالی که برخی دیگر در مدار ژئوسینکرون ، حدود 25،000 مایل (40،000 کیلومتر) قرار دارند.
در این مسافت ها ، ماهواره ها در داخل سپر مغناطیسی محافظ زمین باقی می مانند و می توانند با اطمینان از واکنش سیاره شرایط آب و هوایی فضا را اندازه گیری کنند. با این حال ، به منظور مطالعه مستقیم تر باد آفتاب ورودی ، محققان از ماهواره های اضافی واقع شده اند که در امتداد آن قرار دارند -صدها هزار مایل از زمین.
ایالات متحده ، آژانس فضایی اروپا و هندوستان ماهواره هایی را برای نظارت بر زمان فضا ، واقع در اطراف نقطه L1 Lagrange – تقریباً 900،000 مایل (1،450،000 کیلومتر) از زمین – جایی که نیروهای گرانشی خورشید و زمین تعادل دارند ، اداره می کنند. از این منظر ، مانیتورهای آب و هوای فضایی می توانند تا 40 دقیقه از پیشبرد برای رویدادهای خورشیدی ورودی را فراهم کنند.
هشدار اولیه از زمان فضا
افزایش زمان هشدار پس از 40 دقیقه – زمان فعلی هشدار – به اپراتورهای ماهواره ای ، برنامه ریزی شبکه های برقی ، مدیران پرواز ، فضانوردان و نیروهای فضایی کمک می کند تا کارمندان را برای وقایع شدید هواشناسی کیهانی آماده کنند.
به عنوان مثال ، در طول طوفان های ژئومغناطیسی ، جو گرم و گسترش می یابد و باعث افزایش کشیدن ماهواره ها در مدار با مدار زمین کم می شود. با هشدار اولیه کافی ، اپراتورها می توانند محاسبات درگ خود را به روز کنند تا از نزول ماهواره ها و سوزاندن ماهواره ها در این رویدادها جلوگیری شود. با محاسبات به روز شده درگ ، اپراتورهای ماهواره ای می توانند از سیستم های درایو ماهواره ای برای مانور آنها در مدار آنها استفاده کنند.
خطوط هوایی می توانند مسیرهای خود را تغییر دهند تا از قرار گرفتن در معرض مسافران و دوزهای دارای تابش زیاد در هنگام طوفان های ژئومغناطیسی جلوگیری کنند. و فضانوردان آینده در راه یا کار روی ماه یا مریخ که هیچ گونه محافظت در برابر این ذرات ندارند ، می توانند از قبل پنهان شوند.
دوستداران شفق قطبی همچنین تخمین می زنند که زمان بیشتری برای رسیدن به مقصد مشاهده مورد علاقه خود داشته باشند.
مرز تحقیق کیهانی
من و تیم من در حال ایجاد صورت فلکی جدید برای ماهواره ای از زمان فضایی به نام Face Weather Evelition Frontier هستیم. برای اولین بار ، سوئیفت یک مانیتور زمان فضایی را فراتر از نقطه L1 ، 1.3 میلیون مایل (2.1 میلیون کیلومتر) از زمین قرار می دهد. این فاصله به دانشمندان این امکان را می دهد تا تا 60 دقیقه قبل از ورود ، به افرادی که در مورد هرگونه حوادث هواشناسی فضایی زمین تصمیم می گیرند ، مطلع کنند.
ماهواره هایی با سیستم های شیمیایی سنتی و برقی نمی توانند مدار را در این مکان حفظ کنند – به دور از زمین و نزدیک به خورشید – طولانی. این امر به این دلیل است که آنها برای مقابله با کشش گرانشی خورشید باید دائماً سوخت سوخت.
برای مقابله با این مشکل ، تیم ما ده ها سال را صرف طراحی و توسعه یک سیستم درایو جدید کرده است. راه حل ما برای دستیابی به مسافتی در دسترس طراحی شده است که از نقطه سنتی L1 به خورشید نزدیکتر است و بیش از یک دهه با استفاده از یک منبع فراوان و قابل اعتماد – نور خورشید ، قابل اعتماد است.
Swift از یک سیستم درایو سوخت به نام آفتاب گرفتن برای رسیدن به مدار خود استفاده می کند. بوم خورشیدی یک سطح بازتابی از هماهنگی مو از یک آینه بسیار نازک است-که حدود یک سوم زمین فوتبال را پوشش می دهد. این قدرت ذرات نوری را که از خورشید می آیند ، که آن را هل می دهد ، متعادل می کند ، با گرانش خورشید که آن را به سمت داخل می کشد.
همانطور که قایق بادبانی آسانسور ایجاد شده توسط باد را که بر روی بادبان خمیده خود جاری می شود ، در آب قرار می دهد ، آفتابگردان از بی تحرک فوتون ها از نور خورشید استفاده می کند ، که منعکس شده توسط بوم بزرگ براق آن برای هدایت یک فضاپیما از طریق فضا است. هر دو قایق بادبانی و بوم خورشیدی انتقال انرژی از محیط های مربوطه خود را برای هدایت حرکت بدون تکیه بر سوخت های سنتی انجام می دهند.
بوم خورشیدی می تواند Swift را قادر به ورود به مدار غیر ناپایدار Sub-L1 بدون خطر جریان سوخت کند.
ناسا با موفقیت اولین Sunbatway خود را در سال 2010 راه اندازی کرد. این تظاهرات در فضا به نام Nanosail-D2 شامل 107 فوت مربع (10 متر است2 ) پرداخت ها در مدار زمین کم قرار می گیرند. در همان سال ، آژانس فضایی ژاپن مأموریت بیشتری را برای آفتابگردان راه اندازی کرد2 (196 متر2 ) بادبان در باد خورشیدی و با موفقیت در اطراف مدار زهره.
جامعه سیاره ای و ناسا به دنبال آن دو بوم در مدار زمین پایین: چراغ های دریا ، با مساحت 344 فوت2 (32 متر2 ) ، و منظومه شمسی کامپوزیت پیشرفته با مساحت 860 فوت2 (80 متر2 ).
مأموریت تظاهرات Sun Sun Sun Sun Cruiser Sun مجهز به بوم بسیار بزرگتر است – مساحت 17 793 پا وجود خواهد داشت2 (1.653 متر2 ) و ما از سال 2029 شروع کردیم. ما در اوایل سال گذشته ربع بوم روی زمین را با موفقیت آشکار کردیم.
برای انتقال آن به فضا ، تیم کاملاً بوم را درون یک جعبه کوچک قرار داده و محکم بسته خواهد کرد. بزرگترین چالش برای غلبه بر استقرار بوم یک بار در فضا و استفاده از آن برای هدایت ماهواره در مسیر مداری آن خواهد بود.
در صورت موفقیت ، کروزر خورشیدی راه را به صورت فلکی چهار صورت فلکی ماهواره سوئیفت هموار می کند. صورت فلکی شامل ماهواره ای مجهز به یک درایو بوم ، قرار داده شده در مدار فراتر از L1 و سه ماهواره شیمیایی کوچکتر در مدار در نقطه L1 Lagrange است.
ماهواره ها به طور نامحدود در L1 و خارج از خانه پارک می شوند و داده ها را در باد خورشیدی بدون وقفه جمع می کنند. هر یک از این چهار ماهواره می توانند باد خورشیدی را از مکان های مختلف نظارت کنند و به دانشمندان کمک می کنند تا قبل از رسیدن به زمین ، چگونه می توانند پیشرفت کنند.
از آنجا که زندگی مدرن بیشتر به زیرساخت های فضایی بستگی دارد ، ادامه سرمایه گذاری در پیش بینی فضا می تواند از فن آوری های فضا و زمین محافظت کند.
این مقاله دوباره منتشر شده است مکالمه تحت مجوز Creative Commons. خواندن مقاله اصلیحرف
