Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?
Земля

Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?

Несмотря на все усилия, инженерам космической отрасли никак не удаётся избавиться от некой непредсказуемости поведения спутников. Иногда спутники без видимой причины отключаются и начинают перезагружаться. В других случаях симптомы более серьёзны, вплоть до полного отказа. Астрономы всякий раз весьма болезненно переживают подобные неприятности. Они честно пытаются исследовать Вселенную, а бездушная техника раз за разом ставит препоны на этом благородном пути. Впрочем, утешением может служить то, что причины некоторых из этих сбоев становятся всё более понятными. 

Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Южно-Атлантическая аномалия где спутник чаще всего выходят из строя
Аномалии в Южной Америке. Кредиты: НАСА

В восьмидесятых годах прошлого века инженеры отследили работу двух спутников и нанесли на карту те точки, где спутники переставали нормально функционировать чаще всего. Выяснилась довольно странная вещь – практически все сбои происходили над Южной Америкой и Атлантическим океаном. Впоследствии эта область стала называться «Южно-Атлантической аномалией». Наша замечательная звезда непрерывно извергает электрически заряженные частицы. Это излучение взаимодействует с магнитным полем планеты, вызывая, помимо прочего, очень зрелищные полярные сияния. Их мы оставим любителям природных спецэффектов, для этого же рассказа важнее то, что часть потока застревает внутри магнитного поля Земли, образуя радиационные пояса, к которым в западной научной традиции добавляется уточнение – «Ван Аллена». Эти округлые области, наполненные высокоэнергичными частицами, простираются далеко за пределы атмосферы.

Несмотря на своё название, пояса не радиоактивны – смысл термина «радиация» в астрономии несколько отличен от того, в котором его привыкли использовать, допустим, врачи. В целом, однако, инженеры космической отрасли всё равно желали бы, чтобы конструируемые ими аппараты не оказывались в этих поясах. По той причине, что заряженные частицы, воздействуя на бортовые компьютеры, вызывают так называемые «повреждения в результате единичного события». Врезавшись в чип, они способны повредить память, изменив единицы двоичного кода на нули и наоборот. Потенциально это может привести к чему угодно – от порчи данных до уничтожения спутника. Проложить же маршрут движения космических аппаратов так, чтобы они облетали радиационные пояса, довольно проблематично. По той причине, что эти кольца немного «перекошены» и над Южной Америкой опускаются к поверхности планеты. 

Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Магнитосфера Земли
Анимированная иллюстрация, показывающая солнечный ветер, струящийся вокруг магнитосферы Земли. Вблизи Северного и Южного полюсов магнитное поле Земли образует воронки, которые обеспечивают доступ солнечного ветра в верхние слои атмосферы. Кредиты: НАСА / CILab / Джош Мастерс

С 15 по 45 градус южной широты радиационный пояс проходит необычно близко к Земле. Если над остальными районами планеты он приподнят на несколько тысяч километров, то здесь опускается до шестисот, то есть до той орбиты, на которую очень часто выводятся разного рода космические аппараты и спутники в том числе. Может показаться, что решение проблемы очевидно – выбирать траекторию спутников так, чтобы они не залетали в Южно-Атлантическую аномалию. Однако добиться этого на практике не всегда возможно. Во-первых, спутники нужны и жителям южноамериканского континента. Во-вторых, из-за особенностей их полёта по орбите у эксплуатантов иногда просто нет выбора. Если надо, чтобы спутник пролетел над определенной широтой в северном полушарии, он должен будет пройти над тем или иным районом южного полушария. Даже если там располагается какая-то странная и опасная для бортовых компьютеров аномалия.

Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Спутники часто падают именно в данной местности.
Аномалии в Южной Америке с 15 по 45 г.ю.ш. Кредиты: НАСА

Эту проблему можно решить с помощью защиты космических аппаратов неким подобием «брони». Однако это приводит к значительному увеличению их массы, а значит и стоимости запуска. Один из самых распространенных и изобретательных методов заключается в установке на каждый отдельный спутник трёх бортовых компьютеров, дублирующих работу друг друга. Все они считывают один и тот же код и получают одну и ту же информацию. Однако конкретные действия осуществляются только при «согласии» двух из них. То есть если излучением будут повреждены данные на каком-то одном чипе, спутник продолжит работу в штатном режиме. Эта технология избавляет от многих проблем подобного рода и была взята на вооружение без привязки к какой бы то ни было аномалии.

Опасность, кстати, грозит не только спутникам и их компьютерному оборудованию. МКС также время от времени залетает в Южно-Атлантическую аномалию, а высокоэнергичные частицы способны повреждать и человеческую ДНК. Постоянная бомбардировка подобного рода увеличивает риск возникновения онкологических и иных заболеваний. Космические агентства пытаются насколько возможно ограничить воздействие вредоносного излучения на находящихся на орбите людей – как с помощью физической защиты, так и, например, посредством внимательного планирования расписания выходов в открытый космос. 

Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?Почему спутники чаще выходят из строя над Южной Америкой?МКС. Кредит: НАСА
МКС. Кредит: НАСА

Впрочем, в преодолении описанных трудностей видится и положительная составляющая. Инженеры учатся творчески подходить к проектированию, учитывать те опасности, которые могут встретиться космическим аппаратам. В дальнейшем это наверняка позволит человечеству более эффективно и с меньшими потерями исследовать сначала Солнечную систему, а затем и дальний космос.

Там нам придется иметь дело с другими опасными частицами и энергиями. Узнать о них больше, выработать меры защиты прямо здесь, около родной планеты, было бы весьма удобно. 

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *