Pas Van Allena – zagrożenie dla misji kosmicznych

W nowym badaniu naukowcy z University of Birmingham postawili lepiej poznać pas Van Allena, aby lepiej zrozumieć niebezpieczne środowisko kosmiczne w pobliżu Ziemi.

Najnowsze badanie jest zdaniem astronomów krokiem w kierunku nowych teorii i metod, które pomogą lepiej przewidywać i analizować zachowanie cząstek w przestrzeni kosmicznej. Ma to wpływ na badania teoretyczne, a także na praktyczne zastosowania, takie jak prognozowanie pogody kosmicznej.

Badania naukowców z University of Birmingham koncentrowały się na dwóch pasmach energetycznych cząstek w przestrzeni kosmicznej w pobliżu Ziemi, zwanych pasem radiacyjnym lub jako pas Van Allena. Cząstki te są uwięzione w ziemskiej magnetosferze i mogą uszkadzać elektronikę na satelitach i statkach kosmicznych przechodzących przez nią, a także stwarzać zagrożenie dla astronautów.

Zrozumienie, jak zachowują się te cząstki, jest celem fizyków i inżynierów od dziesięcioleci. Od lat sześćdziesiątych XX wieku naukowcy wykorzystywali zasady zawarte w „modelach quasi-liniowych” (teoria quasi-liniowa zajmuje się opisem powolnej ewolucji zbiorów i ich relaksacji z powrotem do stanu marginalnie stabilnego. Teoria quasi-liniowa jest w pewnym sensie najprostszą możliwą teorią turbulencji plazmy i nasycenia niestabilności, ponieważ ogranicza się wyłącznie do określenia sposobu relaksacji zbioru), aby wyjaśnić, w jaki sposób naładowane cząstki poruszają się w przestrzeni kosmicznej.

Naukowcy znaleźli jednak dowody na to, że standardowa teoria może nie mieć zastosowania tak często, jak wcześniej zakładano. Zespół 16 badaczy z instytucji naukowych w Wielkiej Brytanii, USA i Finlandii zbadał ograniczenia standardowych teorii. Zastosowanie teorii quasi-liniowej może wydawać się proste, ale w rzeczywistości włączenie jej do modeli fizyki kosmicznej zgodnie z pomiarami naukowymi wykonanymi w kosmosie jest ich zdaniem delikatną procedurą. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

„Lepsze zrozumienie zachowania tych cząstek ma kluczowe znaczenie dla interpretacji danych satelitarnych i zrozumienia podstawowej fizyki środowisk kosmicznych” – stwierdza główny autor badania dr Oliver Allanson, z grupy Space Environment and Radio Engineering (SERENE) na University of Birmingham.

Kolejne etapy badań obejmą rozszerzony opis teoretyczny oparty na obecnie otrzymanych wynikach, które naukowcy będą mogli następnie wykorzystać w modelach pogody kosmicznej do prognozowania zachowania niebezpiecznych cząstek wypełniających pas Van Allena.

Emil Gołoś