رسم توضيحي للفنان للمركبة الفضائية العنقودية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية تطفو فوق الأرض. حقوق الصورة: ESA اضغط للتكبير
كشفت مهمة الكتلة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية عن آلية جديدة لإنشاء "الإلكترونات القاتلة" - إلكترونات نشطة للغاية مسؤولة عن إتلاف الأقمار الصناعية وتشكل خطرًا خطيرًا على رواد الفضاء.
على مدى السنوات الخمس الماضية ، أدت سلسلة من الاكتشافات التي قامت بها بعثة الكتلة الفضائية المتعددة إلى تعزيز معرفتنا بكيفية وأين وتحت أي ظروف يتم إنشاء هذه الإلكترونات القاتلة في الغلاف المغناطيسي للأرض.
كشفت قياسات الأقمار الصناعية المبكرة في 1950s وجود حلقتين دائمتين من الجسيمات النشطة حول الأرض.
عادة ما تسمى "أحزمة إشعاع فان ألين" ، وهي مملوءة بجزيئات محاصرة بالمجال المغناطيسي للأرض. أظهرت الملاحظات أن الحزام الداخلي يحتوي على مجموعة مستقرة إلى حد ما من البروتونات ، في حين أن الحزام الخارجي يتكون بشكل رئيسي من إلكترونات بكمية أكثر تنوعًا.
يمكن تسريع بعض إلكترونات الحزام الخارجي إلى طاقات عالية جدًا ، وهذه "الإلكترونات القاتلة" هي التي يمكنها اختراق الدروع السميكة وإتلاف إلكترونيات الأقمار الصناعية الحساسة. تشكل بيئة الإشعاع الشديد هذه أيضًا تهديدًا لرواد الفضاء.
لطالما حاول العلماء تفسير سبب اختلاف عدد الجسيمات المشحونة داخل الأحزمة كثيرًا. جاء الإنجاز الكبير الذي حققناه عندما وقعت عاصفتان فضائيتان نادرتان على التوالي في أكتوبر ونوفمبر 2003.
خلال العواصف ، تم تجفيف جزء من حزام الإشعاع من فان ألين من الإلكترونات ثم تم إصلاحه بالقرب من الأرض في منطقة يعتقد أنها آمنة نسبيًا للأقمار الصناعية.
عندما تم إصلاح أحزمة الإشعاع لم تزد وفقًا لنظرية قديمة لتسريع الجسيمات ، تسمى "الانتشار الشعاعي". تعامل نظرية الانتشار الشعاعي خطوط المجال المغناطيسي للأرض على أنها مثل النطاقات المرنة.
إذا تم انتزاع العصابات ، فإنها تتمايل. إذا كانت تتمايل بنفس معدل الجسيمات التي تنجرف حول الأرض ، فيمكن تحريكها عبر المجال المغناطيسي وتسريعها. هذه العملية مدفوعة بالنشاط الشمسي.
وبدلاً من ذلك ، استخدم فريق من العلماء الأوروبيين والأمريكيين بقيادة الدكتور ريتشارد هورن من هيئة المسح البريطانية للقارة القطبية الجنوبية ، أكسفورد ، المملكة المتحدة ، بيانات من أجهزة الاستقبال العنقودية والمستقبلية الأرضية في القارة القطبية الجنوبية لإظهار أن الموجات ذات التردد المنخفض جدًا يمكن أن تسبب تسارع الجسيمات وتكثيف الأحزمة.
هذه الموجات ، المسماة "جوقة" ، هي انبعاثات كهرومغناطيسية طبيعية في نطاق التردد الصوتي. وهي تتكون من عناصر منفصلة قصيرة المدى (أقل من ثانية واحدة) تبدو مثل جوقة الطيور التي تغني عند شروق الشمس. هذه الموجات هي من بين الأكثر كثافة في الغلاف المغناطيسي الخارجي.
يمكن أن يزيد عدد "الإلكترونات القاتلة" بمقدار ألف في ذروة العاصفة المغناطيسية وفي الأيام التالية. يمكن أن يؤدي النشاط الشمسي المكثف أيضًا إلى دفع الحزام الخارجي أقرب كثيرًا إلى الأرض ، وبالتالي إخضاع الأقمار الصناعية ذات الارتفاعات المنخفضة لبيئة أكثر قسوة مما تم تصميمه من أجله.
لا تزال نظرية الانتشار الشعاعي صالحة في بعض الظروف الجيوفيزيائية. قبل هذا الاكتشاف ، اعتقد بعض العلماء أن انبعاثات الجوقة لم تكن فعالة بما يكفي لمراعاة إصلاح حزام الإشعاع الخارجي. ما كشفته الكتلة هو أنه في بعض الظروف الجيوفيزيائية شديدة الانزعاج ، تكون انبعاثات الجوقة كافية.
بفضل قدرة القياسات الفريدة متعددة النقاط للكتلة ، تم تقدير الأبعاد المميزة لمناطق مصدر الكورس لأول مرة.
تم العثور على الأبعاد النموذجية على بعد بضع مئات من الكيلومترات في الاتجاه المتعامد مع المجال المغناطيسي للأرض وبضعة آلاف الكيلومترات في الاتجاه الموازي لذلك.
ومع ذلك ، فإن الأبعاد التي تم العثور عليها حتى الآن تستند إلى دراسات الحالة. "في ظل ظروف الغلاف المغناطيسي المضطربة ، تشكل مناطق مصدر الكورس أجسامًا طويلة وضيقة تشبه السباغيتي. السؤال الآن هو ما إذا كانت هذه المقاييس المتعامدة المنخفضة جدًا هي خاصية عامة لآلية الكورس ، أو مجرد حالة خاصة للملاحظات التي تم تحليلها ، "قال Ondrej Santolik ، من جامعة تشارلز ، براغ ، جمهورية التشيك ، والمؤلف الرئيسي لهذه النتيجة.
نظرًا لزيادة اعتمادنا على التقنيات والاتصالات الفضائية ، فإن فهم كيفية وتحت أي ظروف وأين يتم إنشاء هذه الإلكترونات القاتلة ، وخاصة خلال فترات العواصف المغناطيسية ، له أهمية كبيرة.
المصدر الأصلي: ESA Portal
