Используя данные спутников NASA «Van Allen Probes», исследователи усовершенствовали модель, предназначенную для прогнозировании того, что происходит в радиационной окружающей среде околоземного пространства – месте, которое характеризуется стремительным движением частиц и весьма специфической системой космической погоды, изменяющейся в ответ на поступающую от Солнца энергию и частицы.
Когда процессы в двух радиационных поясах Ван Аллена активизируются, в результате чего электроны ускоряются до скорости 99% скорости света, спутники ощущают на себе возникающие в результате этого эффекты. Учёные делают все от них зависящее для того, чтобы научиться предсказывать эти изменения, однако для этого необходимо понять, что выступает их причиной.
Два исследования, результаты которых были опубликованы в журнале «Geophysical Research Letters» — являются важным шагом в этом направлении. Комбинируя новые данные от «Van Allen Probes» посредством высокоэффективной компьютерной модели, исследователи обнаружили надёжный способ для имитации событий в радиационных поясах Ван Аллена.
По словам Geoff Reeves, специалиста в области космических исследований из Los Alamos National Laboratory (LANL), который является соавтором обеих научных публикаций, зонды «Van Allen Probes» собирают очень много данных, но они неспособны отображать всё, что происходит в разных областях радиационных поясов. Учёный отмечает, что он и его коллеги нуждаются в моделях, которые способны описать всю систему радиационных поясов.
До запуска в августе 2012 года зондов «Van Allen Probes» не существовало космических аппаратов, предназначенных для сбора оперативной информации о процессах, происходящих в радиационных поясах Ван Алена. Представления о том, что происходит в поясах в большей степени полагались на интерпретацию исторических данных, собранных в 90-х года ХХ столетия спутниковом «CRRES» (Combined Release and Radiation Effects Satellite).
«Van Allen Probes» — это важный шаг на пути к сбору детализированной информации о космической погоде в радиационных поясах, однако у них нет возможности наблюдать за всеми происходящими событиями одновременно. Ввиду этого учёные используют имеющиеся данные для построения компьютерных моделей, призванных восполнить существующие пробелы в данных.
Недавние исследования были сосредоточены на использовании данных спутников «Van Allen Probes» для модернизации и совершенствования трехмерной модели, разработанной учёными LANL, получившей название DREAM3D (Dynamic Radiation Environment Assimilation Model in 3 Dimensions), которая до недавнего времени полагалась в большей степени на усреднённые данные миссии CRRES.
Одна из статей, опубликованных 7 февраля 2014 года, описывает методику сбора в режиме реального времени глобальных измерений хора волн, которые крайне важны для обеспечения электронов энергией в радиационных поясах. Команда сопоставила данные «Van Allen Probes» с данными спутников «POES» (Polar-orbiting Operational Environmental Satellites) Национального управления океанических и атмосферных исследований, находящимися на низких орбитах, расположенных ниже радиационных поясов. Используя данные сравнения и некоторые другие параметрами, они провели корреляцию низкоэнергетических электронов дабы установить, какие именно процессы происходя внутри радиационных поясов.
По словам Yue Chen, первого автора статьи, посвящённой «хору» волн радиационных поясов, после того как учёные установили взаимосвязь между хором волн и электронами ускорения, исследователи могут использовать созвездие спутников POES для того, чтобы более детализировано исследовать электроны, содержащиеся в радиационных поясах. Он отметил, что комбинируя эти данные с несколькими волновыми измерениями, учёные могут дистанционно выявлять, что именно происходит с хором волн по все ленте. Напомним, что в конце прошлого года было установлено, что третий радиационный пояс Ван Аллена образуется в результате возникновения, так называемого, «хора» — волн плазмы, которые приводят к ускорению электронов до околосветовых скоростей.
Соотношение между электронами ускорения и волнами хора характеризуется довольно узким диапазоном возможностей для определения того, что происходит в самих поясах. Вторая статья посвящена модернизации модели DREAM3D, которая была дополнена данными «Van Allen Probes» и «Advanced Composition Explorer» NASA, который измеряет частицы солнечного ветра. Исследователи LANL сравнили результаты моделирования солнечной бури, произошедшей в октябре 2012 года, с информацией полученной в режиме реального времени.
По словам Weichao Tu, автора статьи, произошедший шторм был чрезвычайно мощным, к тому же он достигал пика своей активности дважды.
Tu и его команда, используя модель DREAM3D, пришли к выводу в процессе компьютерного моделирования были воссозданы события, идентичные тем, что имели место в октябре 2012 года.
