Ajankohtaista: 2017

Aurinkotuuli vaikuttaa satelliiteille haitallisten hiukkasten määrään

11.12.2017 9:59

Tuore tutkimus osoittaa aurinkotuulen nopeuden ja magneettikentän vaikuttavan satelliiteille haitalliseen elektronivuohon geostationaarisella radalla.

Kuva: Tommi Mäkelä

Kuva: Tommi Mäkelä

Viiden vuoden satelliitti-mittausten perusteella muodostettiin uusi malli, jolla tätä elektronivuota voidaan ennustaa.

Useat satelliitit ovat geostationaarisella radalla, jolloin ne pysyvät jatkuvasti tietyn maapallon pinnan kohdan yläpuolella. Geostationaarinen rata on lähellä Maan magneettikehän niin sanottuja säteilyvyöhykkeitä. Avaruusmyrskyt ja aurinkotuuli vaikuttavat magneettikehään ja sen varattuihin hiukkasiin suoraan sekä useiden monimutkaisten kytkentöjen kautta. Elekronit kiertävät magneettikehässä maapalloa vastapäivään ja tietyillä energioilla aiheuttavat satelliittien pintamateriaalien sähköistä varautumista, joka voi johtaa oikosulkuihin tai olla muuten satelliiteille haitallista. Näiden elektronien käyttäytymistä Ilmatieteen laitoksella on tutkittu osana EU:n rahoittamaa kansainvälistä SPACESTORM-hanketta.

"Aurinkotuuli syöttää uusia hiukkasia Maan magneettikehään ja kun niitä on paljon aurinkomyrskyjen aikaan säteilyvyöhykkeillä olevat satelliitit ovat vaarassa. Tässä tutkitut elektronit ovat pääsyyllinen sähköhäiriöihin satelliiteissa", tutkija Ilkka Sillanpää toteaa. Mittausanalyysin tulosten perusteella voitiin laatia satelliiteille haitallista elektronivuota geostatio­naa­risella radalla ennustava empiirinen malli. Mallia tullaan hyödyntämään satelliittien häiriöllisten avaruusmyrskyjen yhteydessä ja mm. yhdessä Ilmatieteen laitoksella kehitetyn säteilyvöiden reaaliaikaisen hiukkas­simulaatiomalli IMPTAMin kanssa.

Yhdysvaltalainen GOES-13-avaruusympäristö- ja sääsatelliitti on tutkinut Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen. Satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin. Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella. Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.

Tutkimus on nyt julkaistu Space Weather -tiedelehdessä.

Lisätietoja:

Tutkija Ilkka Sillanpää, puh. 050 408 9024, ilkka.sillanpaa@fmi.fi

Tutkija Natalia Ganushkina, IMPTAM-mallin kehittäjä, natalia.ganushkina@fmi.fi

IMPTAM-mallin reaaliaikaisia tuloksia: http://imptam.fmi.fi

I. Sillanpää, N. Yu. Ganushkina, S. Dubyagin, J.V. Rodriguez: Electron fluxes at geostationary orbit from GOES MAGED data, Space Weather, doi:10.1002/2017SW001698, 2017. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017SW001698/abstract