Ионизующее электромагнитное излучение солнечных вспышек

    В качестве еще одного важного фактора космической погоды следует отдельно отметить ионизующее электромагнитное излучение (ИЭИ) солнечных вспышек. В спокойное время ИЭИ практически полностью поглощается на больших высотах, вызывая ионизацию атомов воздуха. Во время солнечных вспышек потоки ИЭИ от Солнца возрастают на несколько порядков, что приводит к разогреву и дополнительной ионизации верхней атмосферы.     В результате разогрева под воздействием ИЭИ, атмосфера “раздувается”, т.е. плотность ее на фиксированной высоте сильно увеличивается. Это представляет серьезную опасность для низковысотных ИСЗ и пилотируемых ОС, поскольку, попадая в плотные слои атмосферы, КА может быстро потерять высоту. Такая участь постигла американскую космическую станцию «Скайлэб» в 1972 году во время мощной солнечной вспышки - на станции не хватило топлива для возврата на прежнюю орбиту [18].

Поглощение коротковолнового радиоизлучения

     Поглощение коротковолнового радиоизлучения является результатом того, что приход ионизующего электромагнитного излучения − УФ и рентгеновского излучения солнечных вспышек вызывает дополнительную ионизацию верхней атмосферы (см. подробнее в материалах по теме "Транзиентные световые явления в верхней атмосфере Земли"). Это приводит к ухудшению или даже полному прекращению радиосвязи на освещенной стороне Земли в течение несколько часов [14, 20] .     Потеря связи с КА в момент маневрирования может привести к потере спутника. Могут возникнуть проблемы и в сфере авиасообщения, так как современные авиалайнеры широко используют спутниковую радиосвязь для навигации и связи.

Поглощение коротковолнового радиоизлучения во время вспышки 25 августа 2001 г.

    На рисунке представлен временной ход жесткого рентгеновского и гамма-излучения по данным прибора СОНГ спутника КОРОНАС-Ф во время вспышки 25.08.2001 и наступивший в результате нее blackout. Вспышка класса X5.3 и оптического балла 3В произошла вблизи восточного лимба Солнца (S17E34), поэтому потоков СКЛ на орбите Земли после нее зарегистрировано не было. Тем не менее, мощные потоки жесткого рентгеновского и гамма-излучения привели к интенсивному поглощению КВ излучения, что видно на нижней панели рисунка (временная шкала совпадает со шкалой верхней панели).

Возрастания потоков релятивистских электронов во внешнем радиационном поясе Земли

    Известно, что после магнитных бурь, как спорадических, связанных с КВМ и вспышками, так и реккурентных, причиной которых являются квазистационарные высокоскоростные потоки солнечного ветра из корональных дыр, во внешнем радиационном поясе Земли резко возрастают потоки релятивистских электронов. На рисунке показаны временная завсисимость для разных L- оболочек электронов с энергией >3.5 МэВ по данным КА «Университетский –Татьяна» за перирд апрель- сентябрь 2005 г (верхняя панель) и Dst-вариация (нижняя). Видно, что возрастания потоков электронов на L = 3.5-4.5 наблюдаются не только после солнечных вспышек (май, август, сентябрь), но и после реккурентных бурь в апреле и июне.

Влияние возрастания потоков электронов в окп

    Поскольку радиационная доза, создаваемая электронами, не столь велика, то на первый план выходят две проблемы.

1. Релятивистские электроны с энергиями выше 1 МэВ во внешнем РПЗ, так называемые «электроны-киллеры». Для КА, находящихся на орбитах, пересекающих внешний РПЗ, такие электроны представляют значительную опасность, поскольку частицы высоких энергий могут проникнуть глубоко внутрь электронной микросхемы и привести к единичным сбоям, изменяя электрическое состояние элементов микросхемы, сбивая ячейки памяти и вызывая фальшивые срабатывания.

2. Электризации спутников, Поскольку любой объект, погруженный в плазму, должен находиться с ней в электрическом равновесии, он поглощает некоторое количество электронов, приобретая отрицательный заряд и соответствующий "плавающий" потенциал, примерно равный температуре электронов, выраженной в электронвольтах. Появляющиеся после магнитных магнитных бурь потоки «горячих» (до нескольких сотен кэВ) электронов придают спутникам дополнительный и неравномерно распределенный, из-за различия электрических характеристик элементов поверхности, отрицательный заряд. Разности потенциалов между соседними деталями спутников могут достигать десятков киловольт, провоцируя спонтанные электрические разряды, выводящие из строя электрооборудование (подробнее см. материалы по теме "Электризация космических аппаратов"). Наиболее известным следствием такого явления стала поломка во время одной из магнитных бурь 1997 года американского спутника TELSTAR, оставившая значительную часть территории США без пейджерной связи [1].