利用澳大利亞新衛星預測太空天氣
澳大利亞製造的空間氣象衛星CUAVA-1已部署週三晚上從國際空間站進入軌道。這顆鞋盒大小的立方體衛星于 8 月搭乘 SpaceX 火箭發射到空間站,其主要任務是研究太陽輻射對地球大氣層和電子設備的影響。<
太空天氣,例如因為太陽耀斑和太陽風的變化會影響地球的電離層(高層大氣中的一層帶電粒子)。這反過來又會影響長距離無線電通信和一些衛星的軌道,並產生電磁場波動,對太空和地面的電子設備造成嚴重破壞。
新衛星是由澳大利亞研究委員會培訓中心設計和建造的第一個立方體衛星、無人機及其應用(簡稱CAVA)。它攜帶由悉尼大學、麥考瑞大學和新南威爾士大學悉尼分校的合作者建造的有效載荷和技術演示器。
CUAVA 之一-1的目標是幫助改善目前非常有限的太空天氣預報。除了其科學任務外,CUAVA-1 還代表澳大利亞航天局朝著到2030 年為當地航天工業增加20,000 個就業崗位的目標邁出了一步。
雖然澳大利亞航天局於 2018 年才成立,但澳大利亞在衛星研究方面擁有悠久的歷史。例如,2002 年,FedSat 是世界上首批搭載 GPS 接收器的衛星之一。
基於空間如今,GPS 接收器可以定期測量世界各地的大氣以進行天氣監測和預測。氣象局和其他天氣預報機構在預報中依賴於天基 GPS 數據。
天基 GPS 接收器還可以監控地球的電離層。從大約 80 公里到 1,000 公里的高度,這層大氣從不帶電原子和分子的氣體轉變為帶電粒子(電子和離子)的氣體。 (帶電粒子氣體也稱為等離子體。)
電離層是美麗的極光現像在中度地磁風暴或“惡劣太空天氣”期間在高緯度地區很常見,但除此之外,還有更多的內容。 p>
電離層可以會給衛星定位和導航帶來困難,但它有時也很有用,例如地面雷達和無線電信號可以從衛星上反射出來,以在地平線上進行掃描或通信。
為什麼太空天氣如此難以預測
了解電離層是業務空間天氣預報的重要組成部分。我們知道,在嚴重的地磁風暴期間,電離層變得高度不規則。它會干擾通過它的無線電信號,並在電網和管道中產生電流浪湧。
在嚴重的地磁風暴期間,大量能量被傾倒進入地球南北兩極附近的高層大氣,同時也改變了赤道電離層中的電流和流動。
此能量消散通過該系統,導致整個高層大氣發生廣泛變化,並在數小時後改變赤道上方的高空風型。
相反,太陽耀斑的X 射線和紫外線輻射直接加熱赤道和中緯度地區上方的大氣(臭氧層上方)。這些變化會影響近地軌道所受到的阻力,從而難以預測衛星和空間碎片的路徑。
即使在地磁之外暴風雨期間,“安靜時間”的干擾會影響 GPS 和其他電子系統。
目前我們無法準確預測不良情況未來大約三天的太空天氣。惡劣的太空天氣對地球高層大氣的持續影響,包括GPS 和通信干擾以及衛星阻力的變化,更難以提前預測。 span> p>
結果,大多數空間天氣預報機構僅限於“臨近預報”:觀察空間天氣的當前狀態並預測未來幾個小時的情況。
需要需要更多的科學知識來了解太陽和地球之間的聯繫、太陽的能量如何通過地球系統消散,以及這些系統的變化如何影響我們日常生活中日益依賴的技術。
這意味著更多研究和更多衛星,特別是與澳大利亞人(實際上是地球上大多數人)相關的赤道到中緯度地區。我們希望 CUAVA-1 是朝著澳大利亞空間氣象衛星星座邁出的一步,該星座將在未來的空間天氣預報中發揮關鍵作用。
悉尼大學、麥考瑞大學和新南威爾士大學均設有本科和電信工程研究生課程如下:
悉尼大學< / p>
(電信專業)< /跨度> 跨度>