Спутник STP-Sat6, который и дал ученым ответ
- Источник:
Northrop Grumman
Используя данные, собранные датчиками на спутнике 6 (STP-Sat6) Космической испытательной программы Министерства обороны США, находящемся на геостационарной орбите, ученые обнаружили, что количество электрических разрядов на космическом аппарате напрямую связано с количеством электронов в окружающей среде. Эта информация может помочь им лучше понять, как защитить оборудование в космосе.
Разряды в окружающей среде космического аппарата — это кратковременные электрические пробои, которые могут привести к повреждению чувствительной бортовой электроники и систем связи.
Исследователям давно известно о существовании сверхпроводящих электронных устройств, но они не понимали, как связаны электроны в космической среде и сверхпроводящие электронные устройства.
«Для этого нам нужны были два датчика на одном космическом аппарате: один для измерения количества и активности электронов, а другой — для измерения радиочастотного сигнала», — сказал доктор Амитабх Наг (Dr. Amitabh Nag), исследователь из Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Эти разряды обычно возникают из-за разницы в поверхностном заряде, вызванной накоплением электронов на поверхностях космических аппаратов на орбите.
Подобно статическому электричеству на Земле — когда энергия накапливается, например, когда человек ходит по ковру, и возникает искра, когда он касается дверной ручки, — электрические разряды в космической среде происходят, когда накопленная на космическом корабле энергия достигает достаточно высокого напряжения, чтобы высвободиться.
На борту STP-Sat6 установлены оба этих датчика, что дает исследователям уникальную возможность одновременно анализировать данные о радиочастотной и электронной активности.
«Мы смогли определить частоту разрядов, зафиксированную радиочастотным датчиком, и сравнить ее с активностью электронных частиц в определенном диапазоне напряжения. Мы выяснили, что пики в спектрах разрядов соответствуют пикам электронной активности», — сказал доктор Наг.
Авторы изучили данные, полученные с двух датчиков за более чем год, и выявили более 270 периодов высокой скорости солнечного ветра и несколько сотен эпизодов высокой электронной активности. Примерно в трех четвертях случаев пики электронной активности предшествовали разрядам за 24–45 минут до них.
Эта задержка говорит о том, что накопление заряда от низкоэнергетических электронов играет ключевую роль в подготовке космического аппарата к электростатическим разрядам.
«Мы заметили, что по мере увеличения электронной активности, особенно в диапазоне от 7,9 до 12,2 кэВ, космический аппарат начинает накапливать заряд. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнут переломный момент и не произойдут разряды в окружающей среде космического аппарата», — сказал доктор Наг.
Такой запас времени открывает возможности для использования инструментов прогнозирования для снижения рисков.
«В будущих миссиях можно будет использовать мониторинг низкоэнергетических электронов в режиме реального времени, чтобы прогнозировать возникновение зарядов и реагировать на них до того, как они повлияют на работу. Результаты были опубликованы в издании Advances in Space Research.
В конце лета европейская межпланетная исследовательская станция JUICE , летящая к Юпитеру, успешно совершила запланированный гравитационный маневр у Венеры.
