22 мая 2019, среда, 07:46
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

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

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. 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, 1998–2019.