Сегодня впервые в истории общедоступны данные о космической погоде за более чем 16 лет. Данные поступают от датчиков космической погоды, разработанных Лос-Аламосской национальной лабораторией на борту спутников национальной системы глобального позиционирования (GPS). Новые доступные данные дают исследователям кладезь измерений, которые они могут использовать, чтобы лучше понять, как работает космическая погода и как лучше всего защитить критически важную инфраструктуру, такую как национальные спутники, самолеты, сети связи, навигационные системы и электроэнергетическая сеть.
«Приборы для наблюдения за космической погодой, разработанные в Лос-Аламосе, десятилетиями использовались на спутниках GPS», - сказал Марк Киппен, руководитель программы в Лос-Аламосе. «Сегодня 23 из более чем 30 находящихся на орбите спутников GPS оснащены этими приборами. Если умножить количество спутников, собирающих данные, на количество лет, в течение которых они это делают, получится более 167 спутниковых лет. беспрецедентный объем информации."
Экстремальные явления космической погоды могут серьезно угрожать безопасности и имуществу на Земле, в воздухе и в космосе. Например, опасность повышенного облучения заряженными частицами, высвобождаемыми во время крупной солнечной вспышки, может потребовать отклонения рейсов от полярного маршрута. Точно так же внезапные всплески структур плазмы и магнитного поля (выбросы корональной массы или CME) из солнечной атмосферы и высокоскоростной солнечный ветер могут значительно вывести из строя большие участки электроэнергетической сети. В результате каскадные отказы могут нарушить управление воздушным движением, нарушить подачу воды и помешать работе спасательных медицинских устройств.
В космосе заряженные частицы, измеряемые датчиками Los Alamos-GPS, являются основным ограничением того, как долго спутник может работать в космосе, прежде чем он поддастся разрушительному воздействию радиации. В экстремальных ситуациях эти частицы могут вызвать неисправность спутников или даже катастрофический отказ всей спутниковой системы. Например, в апреле 2010 года сильное магнитное возмущение привело к сбою связи, в результате чего спутник неконтролируемо дрейфовал в пространстве и представлял опасность для ближайших спутников. В настоящее время ученые не могут предсказать, когда произойдут эти экстремальные явления, насколько сильными они будут или насколько серьезными будут последствия. Публикация данных Лос-Аламос-GPS позволяет провести новые исследования, которые помогут ответить на эти вопросы.
Датчики Los Alamos-GPS непрерывно измеряют энергию и интенсивность заряженных частиц, в основном электронов и протонов, находящихся под напряжением и захваченных магнитным полем Земли. Эти захваченные частицы образуют радиационные пояса Ван Аллена, которые очень динамичны - временные масштабы варьируются от минут до десятилетий. С орбиты GPS (примерно 12 600 миль над Землей) спутниковые датчики исследуют самый большой радиационный пояс, состоящий в основном из энергичных электронов. Каждый из 23 датчиков в текущем созвездии GPS производит подробные измерения поясов каждые шесть часов. Вместе датчики обеспечивают 92 полных измерения ремней каждый день. Недавно выпущенные измерения представляют собой почти непрерывный глобальный отчет об изменчивости этого радиационного пояса за последние 16 лет, в том числе о том, как он реагирует на солнечные бури. Эти данные представляют собой бесценную запись для понимания изменчивости радиационного пояса, что является ключом к разработке эффективных моделей прогнозирования космической погоды.
Лос-Аламос ожидал большей осведомленности об уязвимости страны к космической погоде с 1990-х годов, когда он начал согласовывать свою деятельность по исследованию космической погоды со своей программой критической инфраструктуры.«Это привело к осознанию того, что мы можем расширить полезность наших данных о космической погоде для программ, выходящих за рамки конкретных требований, для которых они были разработаны», - сказал Киппен..
Обнародование данных GPS об энергетических частицах было проведено в соответствии с распоряжением Белого дома от октября 2016 года. Это кульминация многолетней работы между Управлением по научно-технической политике и Советом национальной безопасности по координации межведомственных усилий, направленных на улучшение понимания, прогнозирования и готовности к потенциально разрушительным явлениям космической погоды. Конкретная цель выпуска данных о космической погоде с активов национальной безопасности, таких как спутники GPS, состоит в том, чтобы обеспечить участие широкого научного сообщества в улучшении проверки моделей космической погоды и улучшении прогнозирования космической погоды и ситуационной осведомленности.