science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De effecten van zonnewinden op satellieten

Als je de zon ziet als een gigantische druppel kokend water, is de zonnewind als de stoomwolken die van het oppervlak wegzweven. De zon is niet gemaakt van water, maar is in plaats daarvan een zee van atomen zo heet dat de elektronen aan de buitenkant en de protonen en neutronen in de kernen van elkaar zijn gescheiden. Dus de zonnewind bestaat niet uit moleculen heet water maar uit hoogenergetische elektronen, protonen en andere atoomkernen. De zon is altijd aan het sudderen - altijd een wolk van elektronen en protonen afgeven - maar af en toe borrelt het iets feller. De energierijke barstende bubbels resulteren in extra wolkjes deeltjes, coronale massa-ejecties of CME's. Het aardoppervlak wordt beschermd tegen bijna alle effecten van zonnewind, maar satellieten hebben niet zoveel geluk.

Atmosferische verwarming

De gewone zonnewind op de aarde reist ongeveer 400 kilometer per seconde - bijna een indrukwekkende 900.000 mijl per uur. Maar de zonnewind bevat slechts ongeveer vijf protonen in elke kubieke centimeter. Dat is minder dan één miljard miljardste van de dichtheid van lucht op aarde. De lage dichtheid van de zonnewind betekent dat het niet veel energie overbrengt naar wat het raakt, dus het zal geen satellietbeweging maken, maar het zal de buitenste lagen van de atmosfeer opwarmen. In tijden van intense zonnewind, verwarmt de atmosfeer meer en breidt uit, wat betekent dat satellieten met banen lager dan ongeveer 1.000 kilometer (620 mijl) meer kans hebben om de lucht in te lopen en energie te verliezen - het verminderen van satellietbanen met wel 30 kilometer ( 18 mijl).

Opladen

De deeltjes van de zonnewind zijn protonen en elektronen. Dat zijn geladen deeltjes. Wanneer de stroom geladen deeltjes een satelliet raakt, wordt de lading verzameld op satellietoppervlakken. Dit kan twee problemen veroorzaken. Ten eerste, verschillende delen van de satelliet accumuleren verschillende ladingen, waardoor een groot spanningsverschil kan ontstaan ​​tussen aangrenzende oppervlakken. Ten tweede, wanneer satellieten in en uit de schaduw gaan, kunnen ze de lading die ze hebben verzameld vrijgeven. Beide effecten kunnen leiden tot een snelle ontlading - zoals een miniatuur bliksemschicht die door de satelliet schiet. Satellieten hebben ingebouwde beveiligingen tegen normale niveaus van zonnewind, maar intense bursts die gepaard gaan met CME's kunnen die bescherming overweldigen en elektronica beschadigen of vernietigen.

Energetic Particles

De zonnewind bevat wat traag bewegende en enkele snel bewegende deeltjes. De snelste deeltjes kunnen extreem energiek zijn, zo energiek dat ze dwars door de buitenste lagen van een satelliet kunnen snijden en in de elektronische chips kunnen ploegen. Hoewel de deeltjes microscopisch klein zijn, zijn de kenmerken van de microchips ook microscopisch, dus die zeer energetische deeltjes kunnen elektronica vernietigen. Hoewel satellieten worden afgeschermd tegen deze deeltjes, kunnen ze niet beschermen tegen elk mogelijk deeltje. De grootste bescherming is dat deze uiterst energieke deeltjes zeldzaam zijn.

Radio-uitzending

Sommige geladen deeltjes van de zonnewind schieten direct in de atmosfeer, maar de meesten worden opzij gedraaid door de Het magnetische veld van de aarde. Het magnetische veld pendelt de deeltjes naar de noord- en zuidpool. Daar worden de deeltjes naar de bovenste lagen van de ionosfeer geleid. De nieuwe toestroom van geladen deeltjes doet rotzooi met radiotransmissie: sommige signalen worden geblokkeerd en andere worden versterkt. Dat werpt communicatie van en naar satellieten af, waardoor bijvoorbeeld de werking van het Global Positioning System wordt verstoord.