Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 623

Создан метод прогнозирования радиопотока от Солнца на 2 года вперед

Ученые разработали метод и программное обеспечение под названием RESONANCE для прогноза радиопотока от Солнца на 1-24 месяца вперед

Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Грацского университета имени Карла и Франца и обсерватории Канцельхох (Австрия), а также из Европейского центра управления космическими полётами разработали метод и программное обеспечение под названием RESONANCE для прогноза радиопотока от Солнца на 1-24 месяца вперед. RESONANCE будет использоваться для повышения точности оценки орбит спутников, сервисов возвращения спутников на Землю, моделирования космического мусора и предотвращения столкновения космических аппаратов. Результаты исследования опубликованы в одном из ведущих журналов по астрономии и астрофизике – The Astrophysical Journal Supplement Series.

Количество объектов, вернувшихся в атмосферу земли в течение 11-летнего солнечного цикла № 24. Верхняя панель: Радиопоток от Солнца F10.7 см. Средняя панель: Объекты полезной нагрузки и корпуса ракет. Нижняя панель: Объекты космического мусора. Credit: Petrova et. al., 2021

Количество объектов, вернувшихся в атмосферу земли в течение 11-летнего солнечного цикла № 24. Верхняя панель: Радиопоток от Солнца F10.7 см. Средняя панель: Объекты полезной нагрузки и корпуса ракет. Нижняя панель: Объекты космического мусора. Credit: Petrova et. al., 2021

С момента запуска в космос первого спутника в 1957 году, на орбиту вокруг Земли, Солнца и других небесных тел было размещено более 41 500 тонн искусственных объектов. Большинство объектов, корпуса ракет, большие куски космического мусора уже вернулись обратно в атмосферу Земли неконтролируемым образом. Это подвергает опасности население, а также объекты инфраструктуры на Земле.

Поэтому в настоящее время ведутся работы по прогнозированию солнечной активности для оценки времени возвращения космических аппаратов на Землю, корректировки орбит спутников, предупреждения столкновений, моделирования космического мусора.  Прогноз времени возвращения объектов на Землю – это сложная задача, поскольку требует оценки плотности верхней атмосферы Земли, сильно зависящей от солнечной активности, которую, в свою очередь, тоже трудно спрогнозировать. Из-за солнечной активности атмосфера Земли может сильно нагреваться и расширяться, и спутник может сойти с орбиты и упасть обратно на Землю – это явление называется атмосферное торможение.  Кроме того, когда спутник сходит с орбиты и встречается с космическим мусором, даже маленькая частичка, меньше 1 см, летящая на огромной скорости, может действовать как бомба при столкновении с космическим аппаратом.

Обломок вернувшегося космического объекта, найденный в Индонезии. Сфера диаметром примерно 50 см и массой 7,4 кг. Credit: Европейское космическое агентство

Обломок вернувшегося космического объекта, найденный в Индонезии. Сфера диаметром примерно 50 см и массой 7,4 кг. Credit: Европейское космическое агентство

Международная группа ученых под руководством профессора Космического центра Сколтеха Татьяны Подладчиковой разработала новый метод и программное обеспечение под названием RESONANCE (“Radio Emissions from the Sun: ONline ANalytical Computer-aided Estimator") для прогнозирования радиопотоков от Солнца F10.7 и F30 на 1-24 месяца вперед. Индексы F10.7 и F30 представляют собой плотность потока солнечного радиоизлучения на длине волны 10.7 и 30 см, усредненную за час, и являются индикаторами солнечного ультрафиолетового излучения, которое нагревает верхние слои атмосферы Земли. Разработанный метод объединяет использование современных физических моделей и передовых методов обработки данных. Полученные прогнозы радиопотоков F10.7 и F30 используются в качестве индикатора солнечной активности и поступают на вход сервиса прогнозирования возвращения объектов в атмосферу Земли для последующей оценки времени возвращения объектов на Землю.

«Мы провели систематическую оценку эффективности работы RESONANCE для прогнозирования времени возвращения объектов в атмосферу Земли на прошлых кампаниях Европейского космического агентства для 602 объектов полезной нагрузки и корпусов ракет, а также 2344 объектов космического мусора, которые вернулись на Землю в период с 2006 по 2019 гг. в течение полного 11-летнего цикла солнечной активности. Результаты испытаний показали, что прогнозы, полученные с помощью RESONANCE, приводят к улучшениям прогнозов времени возвращения объектов в атмосферу и поэтому могут быть рекомендованы в качестве новой операционной службы космической погоды», - говорит первый автор исследования, выпускник магистратуры Сколтеха Елена Петрова, которая сейчас продолжит учебу в аспирантуре в Лёвенском католическом университете, в Центре математической астрофизики плазмы.

«Количество объектов, которые возвращаются на Землю, тесно связано с уровнем солнечной активности - большинство объектов возвращается во время фазы максимума 11-летнего цикла солнечной активности. Интересно отметить, что время возврата объектов космического мусора строго следует за эволюцией солнечного цикла, мгновенно реагируя на изменения солнечной активности. Но в то же время полезные нагрузки и корпуса ракет также демонстрируют большое количество возвращений во время фазы снижения солнечного цикла, что может быть связано с временной задержкой между солнечной активностью и возвратом на Землю для крупных объектов», – говорит профессор Астрид Верониг, соавтор исследования и директор обсерватории Канцельхох Грацского университета.

«Очень важно отслеживать и прогнозировать солнечную активность для нужд прогнозирования поведения космических объектов. Например, американскую станцию Скайлэб после прекращения ее работы в 70-х годах хотели контролируемо спустить на Землю, но эффект торможения из-за солнечной активности не был четко рассчитан, и станция упала непредсказуемо сама по себе в океан.  Другой пример имел место совсем недавно, 9 мая 2021 года, когда остатки второй ступени ракеты Long March 5B, запустившей первый модуль китайской космической станции, неконтролируемо вернулись на Землю и упали в Индийский океан. Разработка надежных оперативных служб космической погоды, объединяющих передовые исследования с техническими приложениями, имеет первостепенное значение для защиты космической и наземной инфраструктуры, а также развития освоения космического пространства. И какие бы ни бушевали бури, мы желаем вам хорошей космической погоды», – говорит профессор Космического центра Сколтеха, соавтор исследования Татьяна Подладчикова.

В настоящее время авторы работают над подготовкой RESONANCE для создания новой оперативной службы космической погоды для непрерывного прогнозирования радиопотока от Солнца.

Европейский космический грузовой корабль "Жюль Верн" сгорает над необитаемым районом Тихого океана в конце своей миссии. Credit: Европейское космическое агентство

 

Источник информации и фото: Сколтех

RESONANCE Сколтех Солнце космическая погода радиопоток солнечная активность спутники

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.