Плазменная дыра в ионосфере: неожиданный вывод ученых РАН о взрыве Starship
Второй испытательный полет самой мощной космической ракетной системы в истории Starship/Super Heavy, состоявшийся 18 ноября 2023 года, привел к необычным последствиям. После взрыва корабля в ионосфере Земли образовалась плазменная дыра, которая, вопреки обычной практике, носила нехимический характер. Как подчеркнули ученые, это первый случай обнаружения дыры, возникшей в результате техногенного взрыва.
Исследование, которое было опубликовано в главном научном журнале по геофизике Geophysical Research Letters, провела международная команда ученых. В ее состав вошли как российские специалисты, которые являются сотрудниками Института солнечно-земной физики СО РАН — доктор физико-математических наук Юрий Ясюкевич, кандидаты физико-математических наук Валентин Лебедев и Артем Падохин, научный сотрудник Артем Веснин, так и их коллеги из Парижского института физики Земли — профессор Эльвира Астафьева и доктор Борис Малецкий.
Объектом наблюдения авторов статьи стал второй тестовый полет корабля Starship с ускорителем Super Heavy. Он прошел 18 ноября 2023 года и завершился разрушением обеих ступеней ракетной системы. Отделение Super Heavy от Starship прошло по плану: их горячая расстыковка состоялась примерно через 2 минуты и 40 секунд после старта. Однако затем первая ступень взорвалась — на высоте 90 километров от поверхности Земли.
Та же самая участь постигла и корабль Starship. После отделения от ускорителя он продолжил подъем на высоту 149 километров, где и был подорван автоматической системой безопасности. Это случилось через 8 минут и 8 секунд после старта. А за несколько секунд до самоподрыва двигатели корабля отключились. Несмотря на разрушение обеих ступеней, в SpaceX сообщили, что стартовая площадка практически не пострадала. После проведения расследования регулятор выдал компании лицензию на новый запуск Starship, который состоялся 14 марта 2024-го.
Впрочем, как удалось выяснить ученым, второй полет стального «Звездолета» не прошел совсем уж бесследно для окружающей среды. Запуск системы и последовавший за ним взрыв привели к необычным последствиям для ионосферы Земли. В ней наблюдалось очень много колебаний, которые распространялись не на юг, как это обычно бывает, а на север. Речь идет об ударно-акустических волнах большой амплитуды, которые были образованы космическим кораблем, летевшим со скоростью 24 124 км/ч — больше скорости звука.
Помимо странных колебаний, из-за взрыва Starship в ионосфере также образовалась плазменная дыра. Это происходит при исчезновении заряженных электронов в результате взаимодействия с топливом двигателей — то есть явление носит химический характер. «Но в этот раз все указывает на то, что топливо здесь ни при чем. Это первый случай обнаружения нехимической плазменной дыры, образовавшейся в результате техногенного взрыва», — пояснил Ясюкевич.
Хотя природа этого явления пока непонятна, исследователи с удовлетворением отмечают, что взрыв Starship в принципе позволил его зафиксировать. При более слабых событиях уловить такой эффект было бы невозможно — в этом и ценность проведенных наблюдений. «Анализируя данные и разбираясь в их природе, мы глубже понимаем устройство ионосферы, природу явлений, которые в ней происходят: как заряженные частицы взаимодействуют с нейтральными, как образуются нетипичные волны, которые мы наблюдали», — добавил Ясюкевич. По его мнению, в будущем это поможет понять устройство околоземного пространства и использовать его как естественный детектор различных процессов в атмосфере.
