Используя данные, собранные датчиками на геостационарной орбите спутника 6 Министерства обороны США (STP-Sat6), ученые обнаружили, что количество электрических разрядов на космическом аппарате напрямую коррелирует с количеством электронов в окружающей среде. Эта информация может помочь им лучше понять, как защитить оборудование в космосе. Результаты опубликованы в журнале Advances in Space Research.
Разряды в окружающей среде космического аппарата (SED) представляют собой кратковременные электрические пробои, которые могут повредить чувствительную бортовую электронику и системы связи.
Исследователи давно знали о существовании SED, но они не понимали взаимосвязи между электронами в космической среде и SED.
«Для этого нам понадобилось два датчика на одном космическом аппарате: один, который отслеживал количество и активность электронов, а другой, который отслеживал радиочастотный сигнал», — сказал Амитабх Наг из Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Эти SED обычно являются результатом разницы в поверхностном заряде, вызванной электронами, накапливающимися на поверхностях космических аппаратов на орбите.
Подобно статическому электричеству на Земле, когда энергия накапливается, например, когда человек идет по ковру, и вызывает искру, когда палец касается дверной ручки, электрические разряды в космической среде возникают, когда накопленная на космическом корабле энергия в конечном итоге достигает достаточно большого напряжения, которое приводит к высвобождению энергии.
На борту STP-Sat6 имеются оба этих датчика, что дает исследователям уникальную возможность одновременно просматривать данные как радиочастотной, так и электронной активности.
«Мы смогли увидеть частоту SED, зафиксированную радиочастотным датчиком, и сравнить ее с активностью электронных частиц в определенном диапазоне напряжений», — сказал Наг. «Мы узнали, что пики SED коррелируют с пиками электронной активности».
Авторы проанализировали данные с двух датчиков, полученные более чем за год, и выявили более 270 периодов SED с высокой частотой и несколько сотен эпизодов высокой электронной активности.
Примерно в трех четвертях случаев пики электронной активности предшествовали событиям SED на 24–45 минут.
Эта задержка предполагает, что накопление заряда от электронов с низкой энергией играет ключевую роль в подготовке космического корабля к электростатическим разрядам.
«Мы наблюдали, что по мере увеличения электронной активности, особенно в диапазоне от 7,9 до 12,2 кэВ, космический аппарат начинает накапливать заряд», — сказал Наг. «Это будет продолжаться до тех пор, пока не наступит переломный момент и не произойдет SED. Этот период времени открывает двери для потенциальных инструментов прогнозирования, позволяющих снизить риски».
«Будущие миссии могли бы интегрировать мониторинг низкоэнергетических электронов в режиме реального времени для прогнозирования и реагирования на события зарядки до того, как они повлияют на работу», — резюмировали ученые.
