Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
23 октября 2018, вторник, 18:57
Facebook Twitter VK.com Telegram

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

27 марта 2018, 07:53

Falcon 9 и ионосфера

Запуск Falcon 9 FT 24 августа 2017 года
Запуск Falcon 9 FT 24 августа 2017 года
Wikimedia Commons

Недавно ученые из Национального университета Чэн Гун (Тайвань) опубликовали работу, посвященную воздействию на ионосферу Земли запуска ракеты-носителя Falcon 9, состоявшегося 24 августа 2017 года. К сожалению, многие СМИ снабдили сообщения об этом сенсационными заголовками, сообщающими, что запуск “проделал громадную брешь в ионосфере”.

Чтение таких заголовков у неосведомленного читателя может вызвать впечатление, будто с тех пор Земля так и осталось с огромной дырой в ионосфере, куда со свистом проникает космический ветер, грозя человечеству глобальной катастрофой. Спешим успокоить – катастрофы не будет. Ионосферные “дыры” возникают после любого космического запуска. Сенсацией было бы, если при запуске Falcon 9 разрежения ионосферы не возникло. Затягиваются они за час или два. Последствия этих событий отражаются в основном на работе навигационных приборов, например, систем GPS или ГЛОНАСС. Собственно, это и служит важнейшим методом изучения таких событий.

Тем не менее, запуск 24 августа действительно имеет существенные особенности, а само влияние на ионосферу полетов ракет-носителей является весьма важной темой для исследований, особенно сейчас, когда космические полеты постепенно становятся существенной сферой экономики. Попробуем разобраться, что к чему.

Ионосфера, как указывает ее название, содержит ионизированный газ. Под действием космических лучей, в первую очередь – излучения Солнца, молекулы атмосферных газов теряют электроны, превращаясь в ионы. Поэтому наряду с нейтральными молекулами азота, кислорода и других газов в атмосфере присутствует плазма – ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и оторванных от них отрицательных электронов. Ионосфера, где это наблюдается, составляет значительную часть атмосферы Земли. Ионизированный газ уже заметен на высоте около 60 километров. Постепенно его доля (степень ионизации) нарастает и достигает максимума в 250 – 400 километрах от поверхности Земли.

Заметили ионосферу в начале XX века, когда начались первые опыты по радиопередаче. Дело в том, что ионизированный газ отражает радиоволны. При этом влияние ионосферы на волны разной длины отличается. Радиоволны короче 10 м она пропускает беспрепятственно, а более длинные отражает. Исследования ионосферы при помощи запусков ракета были начаты еще в 1930-е годы, а ее структура на больших высотах стала активно изучаться в 1950-е. Ученые смогли многое узнать о структуре слоев ионосферы, влиянии их на радиоволны, связи степени ионизации с циклами солнечной активности и так далее.

С началом космической эры быстро заметили, что запуск ракеты-носителя вызывает разрежение ионосферы – своеобразную “дыру”, где степень ионизации резко падает. Держится это явление, как уже говорилось один – два часа. Особенное внимание это явление привлекло к себе в мае 1973 года, когда мощная ракета-носитель «Сатурн-5» вывела на орбиту станцию «Скайлэб». Степень ионизации атмосферы в зоне полета ракеты упала вдвое, а общая площадь возмущений в ионосфере составила примерно миллион квадратных километров. Эти события даже назвали «Скайлэб-эффектов».

Причиной этого явления оказываются ударно-акустические волны, расходящиеся от движущейся со сверхзвуковой скоростью ракеты. К тому же после пролетевшей ракеты в верхних слоях атмосферы появляются пары воды – продукт работы двигателей на кислородно-водородном топливе. Они вступают во взаимодействие с плазмой ионосферы, вызывая появление областей с пониженной степенью ионизации. Взаимодействие водяного пара из ракетного выхлопа с заряженными частицами считается главной причиной снижения степени ионизации, ударные акустические волны вызывают менее значительные возмущения в ионосфере.

С 1960-х годов изучение ионизационных возмущений при запуске космических аппаратов не прекращается. Вот, например, отчет российских ученых об ионосферных возмущениях во время запуска ракеты с космодрома Восточный 28 апреля 2016 года. В чем практическая значимость подобных исследований, долго объяснять не надо. В наши дни точность геопозиционирования, производимого при помощи космических спутников, весьма важна, поэтому нужно научиться предсказывать воздействие на космическую связь техногенных возмущений в ионосфере и учитывать их. Есть и еще один важный факт: слежение за состоянием ионосферы при помощи систем геопозиционирования позволяет фиксировать все производимые на Земле космические запуски.

Что же произошло 24 августа 2017 года при запуске Falcon 9? Ракета стартовала с тихоокеанского побережья США (база Вандерберг) и вывела тайваньский спутник FORMOSAT-5 на орбиту высотой около 725 км. Когда ракета-носитель достигла высоты в 300 километров, это произошло через пять минут после запуска, была зафиксирована серия ударных акустических волн. Они имели круглую форму и распространялись со скоростью 629.,15 – 726,02 м/с. Горизонтальная длина волны равнялась 390 – 450 км, период составлял 10,28 ± 1 мин, распространялись волны на площади более 1,77 миллиона квадратных километров. Далее, через 14 минут после старта, в ионосфере возникла разреженная область диаметром 900 км и общей площадью более 636 тысяч квадратных километров. Затянулась она примерно через два с половиной часа.

 

Круглые ударные волны над Калифорнией и Тихим океаном при запуске Falcon 9 (Credit: Charles Lin/Space Weather/AGU)

Тайваньские ученые, наблюдавшие эти явления и опубликовавшие результаты своей работы в журнале Space Weather, отмечают, что никогда ранее акустические ударные волны при запуске космического аппарата не имели такой правильной круглой формы и не были столь масштабы. Особенностью данного запуска была почти прямая траектория ракеты в атмосфере. Обычно ракеты летят по пологой траектории, и ударные акустические волны, вызываемые ими, имеют V-образную форму.

 

Сопоставление ударных акустических волн при космических запусках с разной траекторией вывода спутников (Credit: Charles Lin/Space Weather/AGU)

Точность работы системы GPS после запуска спутника была снижена примерно на один метр в течение двух с половиной часов. Хотя это не столь значительный показатель, с дальнейшим появлением более мощных ракет и увеличением числа космических запусков, изучение взаимодействия стартующих космических аппаратов с ионосферой приобретает дополнительную важность.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея акустика Александр Лавров альтернативная энергетика «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Африка бактерии бедность библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса Византия викинги вирусы военная полиция Вольное историческое общество воспитание Вселенная вулканология гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление гравитация грибы грипп дельфины демография демократия дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам исламизм история история искусства история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура картография католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология Курская область лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна льготы мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования Международный арбитражный суд в Гааге местное самоуправление Металлургия метеориты микробиология микроорганизмы Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые научный юмор неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество одаренные дети онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика перевод персональные данные планетология погода подготовка космонавтов политика право преподавание истории приматы продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Российская империя Русал русский язык рыбы Сергиев Посад сердце Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева черные дыры школа эволюция экология эмбриональное развитие эпидемии эпидемиология этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.