Инженеры выяснили, как в спутниках возникают разрушительные электрические заряды
Оказалось, что спутники уничтожает не только разбушевавшееся Солнце. Ученые обнаружили прямую связь между количеством электронов в космосе и числом электрических разрядов на поверхности спутников. Это открытие поможет лучше понять, как защищать оборудование на орбите от повреждений.
Такие разряды в космической среде могут выводить из строя чувствительную электронику и системы связи на борту аппаратов. Они возникают, когда на поверхности спутника из-за воздействия электронов накапливается электрический заряд. Процесс похож на возникновение статического электричества на Земле: когда напряжение достигает критической отметки, происходит разряд.
Чтобы прийти к таким выводам, исследователи использовали данные со спутника Министерства обороны США STP-Sat6, который находится на геостационарной орбите. Уникальность этого аппарата в том, что на нем установлены сразу два нужных датчика. Один измеряет активность электронов в окружающей среде, а другой фиксирует радиочастотные сигналы от самих разрядов.
Команда из Лос-Аламосской национальной лаборатории проанализировала данные за более чем год. Они сравнили показания двух сенсоров и увидели, что всплески электрических разрядов четко соответствуют пикам активности электронов. За время наблюдений ученые зафиксировали более 270 периодов с высокой частотой разрядов.
Солнце сбивает спутники: как геомагнитные бури вредят космонавтике
Оказалось, что разряды происходят не мгновенно. Примерно в трех четвертях случаев пик активности электронов предшествовал разрядам на 24–45 минут. Это говорит о том, что поверхность спутника постепенно накапливает заряд, в основном от электронов в диапазоне энергий от 7,9 до 12,2 килоэлектронвольта, пока не будет достигнута критическая точка.
Этот временной промежуток открывает возможность для прогнозирования. В будущем космические аппараты можно будет оснащать системами, которые отслеживают уровень низкоэнергетических электронов в реальном времени. Если система заметит опасное накопление заряда, она сможет принять меры для защиты оборудования еще до того, как произойдет разряд.
Исследование возглавил Амитабх Наг, ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Результаты работы опубликованы в научном журнале Advances in Space Research.
