من أين يأتي “التيار الدائري” الغامض للأرض؟ تطلق ناسا وقوة الفضاء الأمريكية مهمة لمعرفة ذلك

ستحاول مهمة جديدة رسم تيار غامض على شكل حلقة يحيط بالأرض، حتى يتمكن الباحثون من حماية الأقمار الصناعية والبنية التحتية للطاقة بشكل أفضل من الجسيمات المشحونة في الفضاء.

ال ناسا ستحاول المهمة، التي تسمى STORIE (تطور التصوير الحالي لوقت العاصفة O + Ring)، البحث عن مزيد من التفاصيل حول هذا “التيار الحلقي” الذي يحبس الجزيئات المشحونة على شكل كعكة دائرية حول كوكبنا. تهدف الحمولة أيضًا إلى الإجابة على سؤال كبير: هل تأتي هذه الجسيمات من؟ شمس، أو من أرض؟

أينما أتت، “فهذه الجسيمات لها تأثيرات مهمة على طقس الفضاء”، كما يقول أليكس غلوسر، الباحث الرئيسي في STORIE في مركز ناسا. مركز جودارد لرحلات الفضاء، قال في أ بيان ناسا الأخير. يهتم المحققون بشكل خاص بما يحدث عندما الدورة الشمسية تصل إلى ذروتها منذ 11 عاما، والتي يحدث أن يكون الآن.

إطلاق وشيك

STORIE سوف يطير إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في أقرب وقت 12 مايو سبيس اكسمهمة خدمات إعادة الإمداد التجارية الرابعة والثلاثين (CRS). ناسا سوف تتعاون مع قوة الفضاء لتحليق الأداة حول حمولة هيوستن 11 (STP-H11) كجزء من برنامج اختبار الفضاء التابع لوزارة الدفاع (DOD).

بشكل عام، مهمات اختبار الفضاء – والتي تم تشغيلها على مركبات فضائية مختلفة منذ عام 1966 – تهدف إلى إجراء البحث والتطوير لصالح وزارة الدفاع، بما في ذلك محطة الفضاء الدولية. إحدى سلاسل مهمات المحطة الفضائية هذه هي يفتقد (مواد عن تجربة محطة الفضاء الدولية)، والتي تبحث في “تأثيرات التعرض للطقس الفضائي على مواد المركبات الفضائية”، وفقًا لمختبر أبحاث القوات الجوية. والهدف هو تحسين تصميم المركبات الفضائية في المستقبل لتحمل الإشعاع ودرجات الحرارة القصوى.

بمجرد تركيب STORIE وبقية حمولة هيوستن 11 بواسطة الروبوت على هيكل محطة الفضاء الدولية، ستبحث المهمة عن مصدر هذه الجسيمات المشحونة الغامضة في التيار الحلقي.

شمسنا نجم نشط. تيار مستمر من الجسيمات المشحونة يترك شمسنا على شكل الرياح الشمسية، في حين أن مجموعات كثيفة من الجسيمات يمكن أن تنطلق أثناء عمليات الانبعاث الكتلي الإكليلي المرتبطة بفترات النشاط الشمسي العالي (مثل التوهجات).

لدى وكالة ناسا أسطول من المركبات الفضائية التي تفحص نجمنا المحلي لمعرفة المزيد عنه، لأن التنبؤات يمكن أن تساعد مشغلي المركبات الفضائية على حماية الأقمار الصناعية، وتساعد مجموعات مراقبة الطقس الفضائي مثل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) على إعلام الجمهور بشكل أفضل بالتأثيرات المحتملة. يمكن للتيار الكهربائي الضال القادم من الشمس أن يحرق الأقمار الصناعية وخطوط الكهرباء والبنية التحتية الأخرى التي نعتمد عليها.

لكن STORIE تراقب بشكل خاص الأكسجين في التيار الحلقي، لأن ذلك قد يشير إلى أن الجسيمات لا تأتي من الشمس، بل من الأرض. وقال جلوفر: “عندما ترى الأكسجين، فهذا يأتي من الغلاف الجوي. ولا تحصل إلا على القليل جدًا منه من الرياح الشمسية”.

لذلك، إذا رصدت STORIE الكثير من الأكسجين في التيار الحلقي، فإن هذا يشير إلى أن الدونات تأتي في الغالب من الغلاف الجوي للأرض، وليس الشمس.

محايدة فوضوية

يخطط علماء STORIE لتتبع ما يحدث بعد احتجاز الجزيئات ذات الشحنة الموجبة في الدونات. تتسرب بعض الجسيمات من الدونات عن طريق “سرقة” الإلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة) التي تطفو في الغلاف الجوي لكوكبنا.

وبما أن الشحنة الموجبة بالإضافة إلى الشحنة السالبة تخلق شحنة محايدة، فإن الجزيئات المتحولة لم تعد تحمل أي تيار عندما تغادر الكعكة. وقال جلوسر: “بمجرد أن تصبح تلك الجسيمات المشحونة محايدة، فإنها لن تشعر بتأثيرات المجال المغناطيسي للأرض، ولم تعد محاصرة”. “يمكنهم الطيران في أي اتجاه.”

ستقوم STORIE بتتبع الجسيمات المحايدة – المعروفة أيضًا باسم الذرات المحايدة النشطة أو ENAs – لتقييم سرعتها واتجاهها، مع التركيز بشكل خاص على البحث عن ذرات الأكسجين للتعرف على قصة أصل الحلقة. لكن المحققين لديهم أيضًا بعض الأهداف الأخرى:

• فهم كيفية التفاف تدفق الجسيمات أثناء العواصف الشمسية، بما في ذلك كيفية تغير حجم “الدونات” من حيث الحجم والشكل والكثافة الكهربائية؛
• ماذا يحدث عندما يتدفق التيار في الكعكة، بما في ذلك تأثيراته المحتملة على خطوط الأنابيب وخطوط الكهرباء وحتى سطح الأقمار الصناعية؛
• كيف يمكن للتيار أن يسقط الأقمار الصناعية في وقت أقرب مما كان متوقعا: “عندما تتزايد الطاقة في التيار الحلقي، يتم نقل بعض هذه الطاقة إلى الغلاف الجوي العلوي، مما يجعلها تسخن، وتنتفخ، وتخلق المزيد من السحب على الأقمار الصناعية”، كما أشار مسؤولو ناسا.

وقد بحثت البعثات السابقة في الذرات المحايدة النشطة، ولكن ليس بشكل شامل. مركبة ناسا الفضائية تسمى صورة و التوائم نظرت إلى التيار من أعلى إلى أسفل، ولكن واجهت صعوبات في اكتشاف التيار بالقرب من مركز الحلقة (حيث تعترض انعكاسات الأرض الطريق) وعند خط الاستواء (بسبب زاوية الرؤية). وفي الوقت نفسه، قامت بعثات صاروخية سابقة بفحص الـ ENAs من داخل التيار الحلقي، ولكن جزءًا صغيرًا منه فقط لبضع دقائق في كل مرة.

على النقيض من ذلك، إذا سارت STORIE وفقًا للخطة، فستدور المهمة حول الأرض كل 90 دقيقة للنظر في التيار الحلقي من جميع الجوانب. وذكرت ناسا أن هذا الجهد “سيساعدنا على فهم أفضل لكيفية استجابة الأرض للعواصف الشمسية، وتحسين التنبؤات بالطقس الفضائي، والمساعدة في تخفيف آثار الطقس الفضائي على التكنولوجيا التي تعتمد عليها البشرية”.