Zonnewind:de impact ervan op satellietbanen, elektronica en communicatie

NASA/Getty Images Nieuws/Getty Images

Hoewel de zon geen kokende pot met water is, is de buitenste atmosfeer – de corona – een ziedend plasma van ionen en elektronen. Uit deze hete plasmastroom ontstaat de zonnewind:een continue stroom van hoogenergetische deeltjes die met een snelheid van ongeveer 400 km/s (ongeveer 900.000 mph) naar buiten snelt. Hoewel de dichtheid minuscuul is (slechts ongeveer vijf protonen per kubieke centimeter, ver onder de dichtheid van de atmosfeer van de aarde), speelt de zonnewind een belangrijke rol bij ruimteweer en satellietoperaties.

Atmosferische verwarming

Tijdens perioden van intensievere zonneactiviteit verwarmt de zonnewind de bovenste lagen van de atmosfeer, waardoor deze uitzetten. Deze uitbreiding vergroot de atmosferische weerstand op satellieten in een lage baan om de aarde. Voor satellieten op een afstand van ongeveer 1.000 km (620 mijl) kan de extra weerstand hun banen met maar liefst 30 km (18 mijl) verlagen, waardoor frequente manoeuvres om de baan nodig zijn.

Opladen

De geladen deeltjes in de zonnewind kunnen zich ophopen op de oppervlakken van een satelliet, waardoor er spanningsverschillen tussen aangrenzende componenten ontstaan. Wanneer een satelliet zich tussen zonlicht en schaduw beweegt, kunnen deze ladingen abrupt ontladen, waardoor bliksem op microschaal ontstaat die gevoelige elektronica kan beschadigen. Hoewel satellieten zijn ontworpen met afschermings- en aardingsstrategieën om de normale zonnewindeffecten te verzachten, kunnen intense uitbarstingen die gepaard gaan met coronale massa-ejecties (CME's) deze verdedigingsmechanismen overweldigen.

Energetische deeltjes

De snelste deeltjes in de zonnewind vervoeren voldoende energie om de buitenste lagen van een satelliet te penetreren en micro-elektronische componenten te beschadigen. Hoewel deze hoogenergetische deeltjes relatief zeldzaam zijn, maakt hun potentieel om circuits te vernietigen ze tot een kritische overweging bij het ontwerp van ruimtevaartuigen. Afschermingsmaterialen en fouttolerante elektronica helpen het risico te verminderen, maar kunnen het niet elimineren.

Radiotransmissie

Geladen deeltjes van de zonnewind worden grotendeels afgebogen door het magnetische veld van de aarde, waardoor ze naar de poolgebieden en naar de hogere ionosfeer worden geleid. De toestroom van deeltjes verandert de ionosferische omstandigheden, waardoor de kwaliteit van het radiosignaal kan verslechteren – waardoor bepaalde frequenties worden verzwakt of versterkt. Dergelijke storingen zijn van invloed op satellietcommunicatie- en navigatiesystemen, waaronder het Global Positioning System.