شبیه‌سازی اثر انفجار هسته‌ای بر ماهواره‌های مدار پایین
- مجموعه: اخبار علمی و آموزشی
- تاریخ انتشار : جمعه, ۲۲ آبان ۱۴۰۵ ۲۲:۵۴
به گزارش دیجیاتو، پژوهشگران دانشگاه ویسکانسین‌مدیسن و دانشگاه پرینستون تأثیر انفجار هسته‌ای در ارتفاع بالا را بر ۱۳ هزار و ۳۰۰ ماهواره فعال مدار پایین شبیه‌سازی کردند. از کار افتادن این ماهواره‌ها در مقیاس پیش‌بینی‌شده می‌تواند خدماتی مانند ارتباطات، اینترنت ماهواره‌ای و هواشناسی را با اختلال روبه‌رو کند. ارقام پژوهش به محل انفجار، قدرت کلاهک و فرض‌های شبیه‌سازی وابسته‌اند.
سابقه آزمایش‌های هسته‌ای در ارتفاع بالا
آمریکا و شوروی در دوران جنگ سرد ۱۸ آزمایش هسته‌ای در ارتفاع بالا انجام دادند. در آزمایش استارفیش پرایم در سال ۱۹۶۲، آمریکا کلاهکی ۱٫۴ مگاتنی را در ارتفاع حدود ۴۰۰ کیلومتری بر فراز اقیانوس آرام منفجر کرد. چند ماهواره پس از این آزمایش از کار افتادند. یک سال بعد، دو کشور در چارچوب پیمان منع جزئی آزمایش‌های هسته‌ای، آزمایش در جو و فضا را متوقف کردند.
کمربند تابشی چگونه به ماهواره‌ها آسیب می‌زند؟
پژوهش جدید انفجار کلاهکی یک‌مگاتنی را در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری بر فراز اطلس جنوبی مدل کرد. میدان مغناطیسی زمین در ناحیه موسوم به ناهنجاری اطلس جنوبی ضعیف‌تر است. ذرات رادیواکتیو می‌توانند پس از انفجار در میدان مغناطیسی به دام بیفتند و کمربندی مصنوعی تشکیل دهند. ماهواره‌ها با گردش به دور زمین بارها از این کمربند عبور می‌کنند و تجهیزاتشان در معرض تابش قرار می‌گیرد. پدیده‌ای مشابه پس از آزمایش استارفیش پرایم ثبت شده بود.
برآورد خسارت از روز نخست تا یک سال
در سناریوی یک‌مگاتنی، حدود یک‌چهارم ماهواره‌ها پس از یک روز از کار می‌افتند. این سهم در روز سوم به ۷۸ درصد، پس از یک هفته به ۹۸ درصد و در روز پانزدهم به ۹۹٫۴ درصد می‌رسد. مدل نشان داد با تقویت حفاظ تابشی هم ممکن است ۹۹٫۳ درصد ماهواره‌ها ظرف ۳۰ روز از کار بیفتند. در مدل کلاهک ۱۰۰ کیلوتنی، رسیدن خسارت به ۹۹ درصد حدود یک سال طول می‌کشد.
افزایش خطر برخورد در مدار
از دست رفتن توان مانور ماهواره‌ها احتمال برخورد را بالا می‌برد. مدل پژوهشگران حدود ۲۰ برخورد در دو سال نخست و ایجاد نزدیک به ۳۹۰۰ قطعه زباله فضایی پس از ده سال را برآورد کرده است. برخوردهای بعدی می‌توانند شمار قطعات سرگردان را افزایش دهند. ماهواره‌های جایگزین نیز باید در محیطی کار کنند که تابش و زباله مداری بیشتری دارد. پژوهشگران بر جلوگیری از استقرار و استفاده از سلاح هسته‌ای در فضا تأکید کردند. نسخه پیش از داوری مطالعه در آرکایو منتشر شده است.
در مقایسه سناریوها، هم اندازه کلاهک و هم مدت قرار گرفتن ماهواره‌ها در معرض تابش اهمیت دارد. تقویت پوشش محافظ در شبیه‌سازی زمان از کار افتادن تجهیزات را تغییر داد. خطر برخورد نیز پس از پایان مرحله اولیه از بین نمی‌رود. هر برخورد می‌تواند چندین قطعه تازه بر جا بگذارد و این قطعات در گردش‌های بعدی با ماهواره‌های دیگری تلاقی کنند. به همین دلیل آسیب اولیه به تجهیزات، در مدل به مسئله‌ای بلندمدت برای ایمنی مدار تبدیل شد.
