У спутников могут случаться короткие замыкания, если они сталкиваются с всплеском излучения на Земной орбите. И ученые предполагают, что новое исследование формы пояса Ван Алена (интенсивно зараженная область вокруг нашей планеты) может помочь лучше защитить их от этого высокого уровня зарядки окружающей среды.
Космонавты на орбите в основном защищены от пояса Ван Алена, поскольку эти объемы радиации начинаются в 600 милях над поверхностью Земли. Как правило, астронавты на околоземной орбите совершают подъем до 250 миль в высоту. Эти пояса простираются до высоты геостационарных спутников – 25000 миль. Этот факт был известен в течение многих десятилетий, но ученые смогли обнаружить новую связь между поведением заряженной частицы (в частности электронов) и формы поясов.
«Форма поясов на самом деле сильно отличается в зависимости от того, на какой тип электрона вы смотрите», - сказал в заявлении ведущий автор Лос-Аламосской Национальной Лаборатории интеллекта и космических исследований Джефф Ривс. «Электроны на разных уровнях энергии в этих регионах распределены по-разному».
Пояса были обнаружены Проводником-1, первым американским спутником, запущенным в космос в 1958 году. Эти пояса получили свое название в честь Джеймса Ван Аллена, космического ученого, проектировавшего инструмент, фиксировавший лучи, на этом спутнике. (Он обнаружил меньше космических лучей, чем ожидалось, и предположил, что это может быть из-за радиационных поясов, подтвержденных в более поздних миссиях). Форма поясов изменяется в зависимости от многих факторов, как если бы недавно Солнце послало солнечную вспышку, поразившую магнитную среду Земли.
Первоначально ученые создали очень простую картину поясов: небольшой внутренний пояс, пустое пространство (так называемая прорезь области) и внешний пояс, имеющий множество электронов и сильно изменчив.
Новое исследование показывает, что эти пояса очень часто меняются. Если возникает, к примеру, большая солнечная буря, то область сливается в один большой пояс. Иногда вы можете увидеть большой внутренний пояс и небольшой наружный пояс. Может быть только внешний пояс, а внутреннего не видно вообще.
Также по всем поясу находятся электроны с различной энергией. Внутренний пояс имеет большее количество электронов с малыми энергиями (как правило), в то время как внешний пояс наоборот изобилует электронами с большими энергиями. Уровень энергии электронов зависит от магнитных бурь, в результате чего пояса динамично изменяют размер и форму по отношению друг к другу.
Зонды Ван Аллена, запущенные НАСА в 2012 году, способны измерить больше уровней энергии по сравнению с предыдущими попытками, благодаря чувствительным приборам и положению над атмосферой. Ученые надеются проследить, как меняются пояса и применить это для защиты спутников.