Исследования миссии Van Allen Probes раскрыли: продолжительные геомагнитные бури увеличивают вероятность повреждения космического оборудования

Исследователи выявили, что продолжительные геомагнитные бури, именуемые HILDCAA, оказывают более значительное влияние на радиационный пояс нашей планеты, чем кратковременные возмущения. Это заключение сделано на основе данных зондов Van Allen Probes от NASA, которые изучали магнитное поле Земли с 2012 по 2019 годы. Анализ двух событий миссии — самого краткого в 2015 году и самого длительного в 2017 году — продемонстрировал, что чем дольше продолжается буря, тем выше опасность для спутников из-за накопления высокоэнергетических электронов.

Во время краткосрочных бурь электроны в радиационном поясе ускоряются резко, но их поток быстро уменьшается по завершении бури. Однако длительные возмущения способствуют устойчивому увеличению числа частиц, способных проникать через защиту космических аппаратов. Аппаратура на спутниках зафиксировала, что электроны с энергией, близкой к скорости света, сначала снижались в количестве, а затем, с задержкой, начинали увеличиваться. Электроны с меньшей энергией, напротив, почти мгновенно увеличивали поток. Это свидетельствует о сложном двухфазном механизме ускорения частиц.

Магнитные волны, формирующиеся вблизи Земли, играют ключевую роль в этом процессе. Во время длительных бурь усиливаются низкочастотные колебания — ULF-волны, которые «раскачивают» электроны и передают им энергию. Кроме того, активизируются «хорус-волны» — высокочастотные возмущения, дополнительно ускоряющие частицы. Чем продолжительнее геомагнитное событие, тем сильнее становятся эти волны, создавая кумулятивный эффект.

Учёные также обнаружили, что в длительные периоды бурь электроны не только накапливают энергию, но и перемещаются в области с более высокой радиационной нагрузкой, так называемые L-оболочки. Это увеличивает риск для спутников на орбитах, которые ранее считались безопасными. К примеру, системы связи и навигационные аппараты могут столкнуться с неожиданными сбоями из-за повреждения электроники.

Полученные результаты бросают вызов существующим моделям прогнозирования космической погоды, которые часто не учитывают продолжительность событий. Эксперты рекомендуют обновление расчётов для более точного предсказания радиационной ситуации. Это крайне важно для защиты дорогостоящих спутниковых систем, включая Starlink и GPS. В ближайшие годы планируется проведение новых исследований с использованием спутниковых сетей и компьютерного моделирования для снижения рисков для космической инфраструктуры.

Источник: iXBT