Нашите изчисления за ядрени експлозии в космоса са били грешни, разкрива учен от Лос Аламос

Ваня Милева Последна промяна на 11 март 2024 в 00:00 3606 0

Концепцията на художник за мисията Van Allen Probes показва пътя на двата космически кораба през радиационните пояси, които обграждат Земята, видими във фалшив цвят

Кредит NASA

Концепцията на художник за мисията Van Allen Probes показва пътя на двата космически кораба през радиационните пояси, които обграждат Земята, видими във фалшив цвят.

На 9 юли 1962 г. Съединените щати провеждат най-големия от поредицата тестове, включващи ядрени експлозии в космоса. Наречен Starfish Prime, тестът включва изстрелването на термоядрена бойна глава W49, разработена в Лос Аламос от атола Джонстън в Тихия океан.

Бойната глава детонира на приблизително 400 км над Земята, създавайки пояси от радиация, тъй като високоенергийните електрони се оказват в капан, усилвайки величината на естествения радиационен пояс на Ван Алън и увеличавайки потенциалните неблагоприятни ефекти от уловената радиация.

Сега учен от Националната лаборатория в Лос Аламос е намерил ново средство за по-добра защита за космическите технологии: чрез коригиране на грешки в математическите изчисления, свързани с ефектите от ядрени експлозии в космоса, които са останали незабелязани в продължение на близо половин век.

ядрен взрив в космоса Starfish Prime, най-силната някога ядрена експлозия в космоса, както се вижда през облачно покритие от Хонолулу през 1962 г. Кредит: Public Domain

Грешките са свързани с разбирането ни за влиянието, което електромагнитните вълни упражняват върху разпръскването на електрони, които се улавят в магнитните полета на планетата, когато се случат ядрени експлозии в космоса.

Според Грег Кънингам (Greg Cunningham), космически учен от Националната лаборатория в Лос Аламос, откриването и разрешаването на тези дългогодишни грешки в минали математически изчисления ще предложи на учените възможност да подобрят защитата на космическите технологии, особено включвайки модели, управляващи ефектите от радиацията в резултат на детонация на ядрени устройства на големи височини.

"Това ни позволява да направим по-добри прогнози за това каква може да бъде тази заплаха и ефикасността на стратегиите за възстановяване на радиационния пояс", заявява Кънингам в скорошно изявление .

Ядрени експлозии в космоса увреждат сателитите

След теста на Starfish Prime от 1962 г., ефектите от създаването на изкуствени радиационни пояси изважда от строя най-малко шест сателита през следващите месеци, като радиацията причинява значителни щети на техните електронни системи и слънчеви батерии. Сред повредените сателити са Telstar, първият комерсиален сателит-ретранслатор, както и сателитът за транзитни изследвания и контрол на надморската височина (TRAAC), Transit 4B и Ariel 1, първият британско-американски сателит.

Днес изследователите разчитат на хелиофизични модели, за да изследват природни феномени, които включват екраниране, осигурено от магнитните полета на Земята срещу слънчевия вятър и космическите лъчи. Тези модели също помагат да се определят процесите, лежащи в основата на това как електроните се улавят в близката до Земята среда след ядрена експлозия в космоса, образувайки изкуствени радиационни пояси, които са способни да повредят космически кораби в орбита.

"Когато тези електрони попаднат в капан във вътрешния радиационен пояс за много години, те биха могли да унищожат съществуващи сателити и да направят невъзможно разполагането на нови", наскоро предупреждава Кънингам.

Конфликти с квазилинейната теория

Основно средство за разбиране на физиката, лежаща в основата на това как частиците се разпръскват, включва това, което е известно като квазилинейна теория, на която се основават много съвременни симулации, използвани за разбиране на това как могат да бъдат защитени космически кораби и други орбитални технологии. Квазилинейната теория се използва и за обяснение на плазмената турбулентност, която описва състоянието на плазмата (и течностите), където възникват хаотични структури и динамика чрез нелинейни взаимодействия.

Проучвайки предишна научна литература, която обсъжда квазилинейната теория, Кънингам казва, че е започнал да забелязва грешки в настоящото уравнение, което е крайъгълният камък за всички съществуващи модели, разработени от експерти по космическа физика.

В някои от тези модели грешката, открита от Кънингам, може да доведе до значителни последствия, включително "разлики в порядъка на величината в скоростите на разсейване", според Кънингам.

Изображение на художник на радиационните пояси на Ван Алън, поредица от естествено срещащи се региони на радиация около Земята Кредит: NASA

"Сега изследователи, които са писали статии през последните 20 или 30 години, могат да се върнат назад и да погледнат и да видят дали това се отразява на работата им или не“, препоръчва Кънингам.

Може би един от най-забележителните аспекти на грешката е колко дълго е останала, преди някой да я забележи, въпреки че той цитира много човешка причина за това.

"Грешката остана неоткрита толкова дълго, просто защото изследователската общност не смяташе, че оригиналните автори, които са много цитирани изследователи в областта, биха могли да направят тази грешка“, смята Кънингам.

Справка: Resolution of a Few Problems in the Application of Quasilinear Theory to Calculating Diffusion Coefficients in Heliophysics; Gregory S. Cunningham; Journal of Geophysical Research: Space Physics; First published: 19 September 2023 https://doi.org/10.1029/2023JA031703 

ИзточникFor half a century, our calculations on nuclear explosions in space have been wrong, Los Alamos scientist reveals, Micah Hanks, The Debrief

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !