О радиационных поясах стало известно в 1958 году, когда американцы вывели на орбиту свой первый космический аппарат. Его детекторы зафиксировали мощное излучение вокруг нашей планеты. Это было очень неожиданно. Перепуганные специалисты НАСА предположили даже, что обнаружили следы советского ядерного испытания. Однако довольно скоро выяснилось, что это природное явление, и на высоте от 650 до 60000 километров над Землей находятся два огромных радиационных кольца. Сегодня они называются поясами Ван Аллена - в честь физика, который их открыл.
Формой они напоминают пончики и наполнены высокоэнергичными заряженными частицами солнечного ветра, оказывающимися в ловушке в районе магнитного экватора Земли - там, где линии магнитного поля проходят параллельно поверхности планеты. К счастью, здесь, внизу, нам ничего не угрожает, но того же самого нельзя сказать о технике, которую наша цивилизация выводит на орбиту. Космические аппараты вынуждены проходить сквозь эти пояса, а некоторые спутники так и вовсе вращаются внутри них. Инженерам приходится защищать все это добро от радиационного воздействия. Обычно это достигается с помощью металлических оболочек вокруг наиболее уязвимых компонентов, но этот метод дорог, к тому же недостаточно надежен.
Но дело не только в электронике. Высокоэнергичное излучение может представлять угрозу и для отправляющихся в космос людей. Сейчас эта проблема стоит не очень остро, так как МКС находится на довольно низкой орбите, однако те же «Аполлоны» приходилось запускать через самые тонкие области поясов Ван Аллена, чтобы минимизировать воздействие радиации на астронавтов. Эта оболочка будет представлять опасность для пилотируемых полетов и в будущем. Поэтому инженеры и ученые активно работают над решением данной проблемы.
Одним из самых многообещающих способов очистки опасных для космонавтики областей вокруг планеты от высокоэнергичных электронов выглядит технология, которая называется ремедиация радиационного пояса. Здесь предполагается использовать инструмент, открытый человечеством давным-давно - радиоволны. В 2015 году два спутника Земли, известные под названием «зонды Ван Аллена», показали, что человеческая деятельность приводит к снижению количества излучения в этих поясах.
С 50-х годов прошлого века сверхнизкочастотные (СНЧ) радиоволны, способные спокойно проходить сквозь воду, используются как средство передачи данных – в основном подводным лодкам. У этого излучения есть одно замечательное свойство - оно резонирует с электронами, находящимися в поясах Ван Аллена. В результате этого взаимодействия последним придается небольшой импульс. Этого часто вполне достаточно, чтобы они вырвались из ловушки и рассеялись в космосе. Очищение в основном происходит во время солнечных бурь, когда нижние края радиационных поясов оказываются ближе к поверхности Земли. Спутники показали, что в эти моменты СНЧ-волны создают что-то вроде защитной оболочки вокруг планеты.
Эта информация заставила ученых задуматься о том, можно ли с помощью этих радиоволн решить проблему с поясами Ван Аллена. В 2008 году спутниковые измерения показали, что мощная радиоантенна, расположенная в Австралии, вызывает в радиационных поясах изменения. Точно такая же, но находящаяся на Гавайских островах, этого эффекта не демонстрирует. Исследователи сделали вывод, что результаты в значительной степени зависят от особенностей местной атмосферы и магнитного поля. Это, в свою очередь, предполагает, что лучше всего будет вывести подобную антенну в космос.
Соответствующий эксперимент был проведен в июне 2019 года. Исследователи отправили на орбиту Земли космический аппарат, который развернул там 80-метровую антенну для генерации радиоволн. Также на его борту есть шесть датчиков для измерения изменений в радиационных поясах. Сейчас этот спутник находится на высоте более 6000 километров над поверхностью планеты и излучает СНЧ-волны. Первые результаты его работы, как ожидается, станут известны к концу 2020 года.
Другие исследователи пытаются найти более «компактное» решение. По их мнению, с задачей может справиться ускоритель электронов, излучающий те же самые СНЧ-волны и рассеивающий сверхэнергичные частицы. Это новая технология, которая пока не была протестирована, однако соответствующее оборудование может оказаться на орбите в 2021 году. Что ж, остается только дождаться результатов всех этих экспериментов. Если они окажутся обнадеживающими, то на душе станет как-то спокойнее и за спутники, и за людей, собирающихся покорять необъятные просторы Солнечной системы.
Читайте также:
Больше познаваемого читайте на нашем сайте: poznavaemoe.ru
