Obsah:
Brett Carter, docent, RMIT University
Iver Cairns, profesor vesmírné fyziky, University of Sydney
Vesmírná družice CUAVA-1 vyrobené v Austrálii byla ve středu (6. října) vypuštěna na oběžnou dráhu z Mezinárodní vesmírné stanice. Tento CubeSat velikosti krabice od bot, který byl vypuštěn na vesmírnou stanici v srpnu na palubě rakety SpaceX Falcon 9, je hlavním zaměřením na studium toho, co záření ze Slunce dělá s atmosférou Země a elektronickými zařízeními.
Vesmírné počasí, jako jsou sluneční erupce a změny slunečního větru, ovlivňuje zemskou ionosféru (vrstvu nabitých částic v horní atmosféře). To má zase dopad na dálkovou rádiovou komunikaci a oběžné dráhy některých satelitů a také vytváří výkyvy v elektromagnetickém poli, které mohou způsobit zmatek s elektronikou ve vesmíru i na zemi.
Nový satelit je prvním navrženým a vyrobeným školicím střediskem Australian Research Council pro Cubesaty, UAV a jejich aplikace (nebo zkráceně CUAVA). Nese užitečné zatížení a technologické demonstrátory postavené spolupracovníky z University of Sydney, Macquarie University a UNSW-Sydney.
Jedním z cílů CUAVA-1 je pomoci zlepšit předpovědi kosmického počasí, které jsou v současnosti velmi omezené. Kromě vědeckého poslání představuje CUAVA-1 také krok směrem k cíli Australské vesmírné agentury, kterým je růst místního vesmírného průmyslu o 20 000 pracovních míst do roku 2030.
Satelity a vesmírné počasí
Zatímco Australská vesmírná agentura byla založena teprve v roce 2018, Austrálie má dlouhou historii v satelitním výzkumu. V roce 2002 byl například FedSat jedním z prvních satelitů na světě, který měl na palubě přijímač GPS.
Vesmírné přijímače GPS dnes umožňují rutinně měřit atmosféru po celém světě pro sledování a předpověď počasí. Bureau of Meteorology a další agentury pro předpověď počasí se při svých předpovědích spoléhají na data GPS z vesmíru.
Vesmírné přijímače GPS také umožňují sledovat zemskou ionosféru. Z výšek asi 50 až 620 mil (80 až 1 000 kilometrů) přechází tato vrstva atmosféry z plynu nenabitých atomů a molekul na plyn nabitých částic, jak elektronů, tak iontů. (Plyn nabitých částic se také nazývá plazma.)
Ionosféra je místem, kde se nacházejí nádherné polární záře, které jsou běžné ve vysokých zeměpisných šířkách během mírných geomagnetických bouří nebo „špatného vesmírného počasí“, ale je toho mnohem víc.
Ionosféra může způsobit potíže při určování polohy satelitů a navigaci, ale někdy je také užitečná, například když se od ní mohou odrazit pozemní radarové a rádiové signály za účelem skenování nebo komunikace přes horizont.
Proč je vesmírné počasí tak těžké předvídat
Pochopení ionosféry je důležitou součástí operační předpovědi počasí ve vesmíru. Víme, že ionosféra se během silných geomagnetických bouří stává velmi nepravidelnou. Ruší rádiové signály, které jím procházejí, a vytváří výboje elektrického proudu v energetických sítích a potrubích.
Během silných geomagnetických bouří se velké množství energie uvolňuje do horní atmosféry Země poblíž severního a jižního pólu a zároveň se mění proudy a toky v rovníkové ionosféře.
Tato energie se rozptýlí systémem a způsobí rozsáhlé změny v horních vrstvách atmosféry a o několik hodin později změní vzory větru ve vysokých nadmořských výškách nad rovníkem.
Naproti tomu rentgenové záření a UV záření ze slunečních erupcí přímo ohřívají atmosféru (nad ozonovou vrstvou) nad rovníkem a středními zeměpisnými šířkami. Tyto změny ovlivňují velikost odporu na nízké oběžné dráze Země, takže je obtížné předvídat dráhy satelitů a vesmírného odpadu.
I mimo geomagnetické bouře dochází k poruchám „tichého času“, které ovlivňují GPS a další elektronické systémy.
V současnosti nejsme schopni přesně předpovídat špatné vesmírné počasí na více než tři dny dopředu. A ještě obtížnější je předpovídat v předstihu účinky špatného vesmírného počasí na horní zemskou atmosféru, včetně poruch GPS a komunikace a změn odporu satelitů.
V důsledku toho je většina agentur pro předpovědi kosmického počasí omezena na „nyní vysílání“: pozorování aktuálního stavu vesmírného počasí a projekce na několik příštích hodin.
Bude to vyžadovat mnohem více vědy, abychom pochopili spojení mezi Sluncem a Zemí, jak se energie ze slunce rozptyluje systémem Země a jak tyto změny systému ovlivňují technologii, na kterou se stále více spoléháme v každodenním životě.
To znamená více výzkumu a více satelitů, zejména pro rovníkové až střední zeměpisné šířky relevantní pro Australany (a vlastně pro většinu lidí na Zemi). Doufáme, že CUAVA-1 je krokem ke konstelaci australských kosmických meteorologických satelitů, které budou hrát klíčovou roli v budoucích předpovědích kosmického počasí.
Tento článek je znovu publikován z The Conversation pod licencí Creative Commons. Přečtěte si původní článek.
