Введение
Запуск миссии NASA Artemis II в апреле 2026 года стал историческим событием, не только потому, что он вернул людей к Луне впервые за более чем полвека, но и из-за его неожиданного воздействия на атмосферу Земли. Новое исследование показало, что мощный старт ракеты вызвал значительные нарушения в ионосфере, что могло привести к временным ошибкам в GPS-сигналах.
Исследование и его результаты
Группа исследователей из Национального университета Ченгкуна в Тайване провела анализ данных с высокоточных сетей стационарных GPS-приемников, используемых учеными США для измерения незначительных движений тектонических плит перед землетрясениями. Изучая, сколько времени требуется GPS-сигналам для путешествия от спутников до наземных станций, исследователи смогли воссоздать, как запуск ракеты Artemis II изменил концентрацию свободных электронов в ионосфере — электрически заряженном слое атмосферы на высоте более 50 километров.
Мощь запуска Artemis II
Результаты измерений показали, что нарушения в ионосфере, вызванные мощностью запуска Artemis II, были более значительными, чем любые другие, зафиксированные ранее. Они были в десять раз интенсивнее, чем те, что наблюдались после тестовых запусков SpaceX Starship, которая, к слову, в два раза мощнее по тяге, чем SLS.
Запуск Artemis II стал началом новой эры космических исследований, с целью установить устойчивое присутствие человечества на Луне. Этот проект предлагает уникальную возможность не только для науки, но и для технологий, которые будут необходимы для будущих миссий на Марс.
Влияние на GPS-сигналы
Во время запуска GPS-станции, расположенные на Земле, зафиксировали изменения в плотности электронов в ионосфере, которые эквивалентны ошибкам позиционирования на несколько метров. Такие неточности могут повлиять на работу автономных автомобилей и дронов. Как отметил Чарльз Лин, профессор земных наук из Национального университета Ченгкуна и соавтор исследования, «Ошибка позиционирования в пару метров может привести к смене полосы движения автономного автомобиля, что может стать причиной дорожных аварий».
Как работает GPS
GPS-приемники определяют свое местоположение на поверхности Земли, измеряя расстояние до четырех различных спутников GPS. Когда концентрация свободных электронов в верхних слоях атмосферы изменяется, например, во время солнечных бурь или после запуска ракеты, сигнал достигает Земли быстрее или медленнее, что приводит к неточным измерениям.
Спутники GPS и другие глобальные навигационные спутниковые системы находятся на высоте около 20,200 километров, что значительно выше верхней границы ионосферы. Таким образом, сигналы, которые эти спутники передают, должны проходить через этот изменчивый атмосферный слой, чтобы добраться до Земли.
Влияние ракетных запусков
Сильные солнечные бури могут нарушать GPS-сигналы на дни, выбрасывая энергию в атмосферу в виде заряженных частиц. Однако эффект от запусков ракет, вызванный супersonic полетом ракеты через разреженный воздух на больших высотах, является гораздо более кратковременным. При взлете ракета создает ударную волну, которая, по сути, «прокалывает» ионосферу.
После запуска Artemis II исследователи наблюдали два таких «провала» — один был создан основным этапом ракеты длиной 65 метров, а другой — двумя последующими сжиганиями двигателей верхней ступени. В обоих случаях эти «дыры» простирались через всю территорию США с востока на запад, напоминая гигантские следы от конденсационных следов длиной 5,000 километров.
Будущее космических исследований
Несмотря на мощь основного этапа SLS, нарушения, вызванные сжиганием второй ступени в ионосфере, оказались гораздо более заметными. Эти два сжигания на высоте около 185 километров произошли более чем через час после старта и позволили капсуле Orion освободиться от гравитации Земли и направиться к Луне.
Как отметил Лин, «Запуски ракет с Земли в космос производят подобные эффекты, но мы никогда не наблюдали таких орбитальных маневров в межпланетной миссии». В будущем, с увеличением количества миссий на Луну и Марс, эти эффекты космической погоды станут значительно более значительными.
Заключение
Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, подчеркивает важность понимания влияния космических исследований на нашу планету. Запуск Artemis II не только знаменует собой возвращение человечества к Луне, но и открывает новые горизонты в изучении взаимодействия между космосом и атмосферой Земли.
