تريد الولايات المتحدة تحفيز الغلاف الجوي المتأين بقنابل بلازما

لتحسين الاتصالات اللاسلكية

سرب من السواتل الصغيرة CubeSat. الصورة: وكالة ناسا

يعرف الكثير من الخنازير أن استقبال الإشارات اللاسلكية في الليل أفضل بكثير من النهار. بعد غروب الشمس ، يمكنك تلقي صوت واضح من محطات الراديو تلك التي لم يتم استقبالها على الإطلاق خلال النهار. حتى من تلك التي تبعد مئات الكيلومترات.

سبب هذه الظاهرة هو أنه في الليل ، تكون الموجات القصيرة أكثر قدرة على الانعكاس من الأيونوسفير - الطبقة العليا من الغلاف الجوي ، المتأينة للغاية بسبب التعرض للشمس. إذا كان نطاق الاتصال المستقر في الرؤية المباشرة يبلغ 70 كم ، فإن الغلاف الجوي المتأين يعمل كنوع من مضخم الإشارة ، مما يزيد المسافة بشكل كبير.

يبدأ الأيونوسفير على ارتفاع حوالي 60 كم ، ويتكون من خليط من غاز الذرات والجزيئات المحايدة (خاصة النيتروجين N ₂ والأكسجين O ₂ ) والبلازما شبه المحايدة ، حيث يكون عدد الجسيمات المشحونة سلبًا مساوياً تقريبًا لعدد الشحنة الموجبة.

في الليل ، تزداد كثافة الأيونوسفير ، وهو ما يفسر أفضل جودة لاستقبال إشارة المحطات الراديوية. ولكن لماذا لا تحاول تحقيق هذا التأثير خلال النهار ، إذا كان ذلك ضروريًا للأغراض العسكرية والمدنية؟

هذه بالضبط هي الفكرة التي أتت لمهندسين من القوات الجوية الأمريكية. وهي الآن بصدد وضع خطط لقصف البلازما للغلاف الجوي العلوي للأرض بواسطة سواتل CubeSat الصغيرة.

يجب أن تقوم الأقمار الصناعية بتأين الغلاف الجوي ، وتحسين كثافة الأيونوسفير وخصائصه العاكسة.

بشكل عام ، هذه ليست المحاولة الأولى لتحسين الصفات الانعكاسية للأيونوسفير من أجل زيادة نطاق الرادار والاتصالات اللاسلكية ، كما يكتب New Scientist. وقد تم القيام بمثل هذه المحاولة في إطار برنامج HAARP (برنامج البحث عن الشفق النشط عالي التردد) - "برنامج البحث عن الوعي عالي التردد في Aurora". تم إطلاق المشروع في ربيع عام 1997 في ألاسكا ، حيث قاموا ببناء مجموعة من الهوائيات ، ورادار إشعاع غير مترابط بهوائي بقطر عشرين مترًا ، ومحددات ليزر ، وأجهزة قياس مغناطيسية ، وأجهزة كمبيوتر لمعالجة الإشارات والتحكم في مجال الهوائي. تم تشغيل المجمع بالكامل بمحطة طاقة غازية قوية وستة مولدات ديزل.


مجال هوائي برنامج أورورا للأبحاث بالتعرض عالي التردد في ألاسكا - المحاولة الأولى للتأثير على الغلاف الجوي المتأين للأرض. الصورة: القوات الجوية الأمريكية / الملازم الثاني J. Elaine Hunnicutt على

ما يبدو ، لم يكن المشروع ناجحًا للغاية. في مايو 2014 ، أعلن المتحدث باسم القوات الجوية الأمريكية ديفيد ووكر أن القيادة لم تعد تدعم التركيب. تقرر إغلاق المحطة بشكل دائم ، وتم توجيه المهندسين إلى تطوير طرق أخرى لتحفيز الأيونوسفير.

إن قصف السواتل الميكروية هو أحد هذه الخيارات الجديدة. يمكن أن تنتشر

السواتل الصغيرة CubeSat المكعبة البالغة 10 سنتيمترات على ارتفاع 60 كم بأعداد كبيرة. وهي قادرة على إطلاق كمية كبيرة من الغاز المتأين (البلازما) مباشرة في الغلاف الجوي المتأين.

يمكن استخدام حاجز البلازما هذا ، وفقًا لسلاح الجو الأمريكي ، ليس فقط لزيادة نطاق الاتصالات اللاسلكية ، ولكن أيضًا لمنع الإشارة من الأقمار الصناعية الأجنبية (من المفترض دراسة هذه الإمكانية) ، وكذلك للحد من التأثير السلبي للرياح الشمسية (هذا خيار شبه رائع بشكل عام).

تتضمن خطة المهندسين الأمريكيين مشكلتين تكنولوجيتين على الأقل. أولاً ، كيفية ملائمة مولد البلازما في حجم قمر صناعي مصغر بحجم 10 × 10 × 10 سم ، وثانيًا ، كيفية التحكم في طرد البلازما.

لحل هذه المشاكل التقنية ، خصصت القوات الجوية الأمريكية منحًا لثلاث شركات خاصة. من الخيارات المقترحة ، سيتم اختيار أفضل حل. سيتم فحصه أولاً في غرفة فراغية ، ثم خلال مهمة أبحاث فضائية ، قبل اتخاذ قرار بشأن القصف الجماعي للأيونوسفير بواسطة هذه الأقمار الصناعية.

تعمل شركة جنرال ساينس مع باحثين من جامعة دريكسيل (فيلادلفيا) على طريقة تفاعل كيميائي يمكن استخدامها لتسخين المعدن إلى درجة الغليان. تتفاعل الأبخرة المعدنية مع الأكسجين الجوي وتأين الغاز.

تقدم Enig Associates ، إلى جانب علماء الفيزياء من جامعة ماريلاند ، نهجًا أكثر جذرية ، على الرغم من أن المفهوم الأساسي هو نفسه. لكنهم يريدون تسخين المعدن بسرعة باستخدام تفجير قنبلة صغيرة ، وتحويل طاقة الانفجار إلى طاقة كهربائية. في هذه الحالة ، من الممكن التحكم في شكل سحب الغاز المتأين عن طريق التحكم في اتجاه الانفجار.

حتى الآن ، لا تزال المشاريع في مرحلة تجريبية مبكرة للغاية. في الواقع ، نحن نتخذ فقط الخطوات الأولى في دراسة استخدام البلازما التي من صنع الإنسان لتعديل الغلاف الجوي المتأين للأرض. يقول العلماء المستقلون إنها ستكون مهمة صعبة للغاية ملاءمة مصدر طاقة قوي بما فيه الكفاية في مثل هذا الحجم الصغير من الأقمار الصناعية لتوليد ما يكفي من الغاز المتأين. قد تكون الصعوبات التي يواجهها الباحثون لا يمكن التغلب عليها.

يشك العلماء أيضًا في أن السواتل الصغيرة قادرة على الحد من تأثير الرياح الشمسية ، التي تهب الأرض بأكملها. يمكن مقارنة ذلك بمحاولة إيقاف العاصفة البحرية بكتل واقية منفصلة.

على أي حال ، هذه محاولة مثيرة للاهتمام للتأثير بطريقة ما على الطبيعة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar396611/