GOES-R -satelliitti geostationaarisella kiertoradalla

Aurinkotuuli pommittaa satelliitteja ikävillä hiukkasilla

Auringosta koko ajan poispäin virtaava varattujen hiukkasten vuo, niin sanottu aurinkotuuli, vaikuttaa myös Maata kiertäviin satelliitteihin. Tässä ei ole mitään uutta, mutta suomalaistutkimus tuo nyt lisätietoa siihen, miten hiukkasvirtaa voidaan ennustaa paremmin.

Useat satelliitit ovat geostationaarisella radalla noin 36 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan päällä, jolloin ne kiertävät maapalloa samaan tahtiin kuin Maa pyörii. Siksi ne näyttävät pysyvän koko ajan paikallaan täältä alhaalta katsottuna.

Rata on kätevä, mutta samalla hieman hankala siksi, että se sijaitsee lähellä planeettaamme ympäröiviä säteilyvöitä.

Avaruusmyrskyt ja aurinkotuuli vaikuttavat maapallon magneettikehään ja siinö oleviin varattuihin hiukkasiin suoraan sekä useiden monimutkaisten kytkentöjen kautta.

Elekronit ovat eräitä näitä varattuja hiukkasia. Ne kiertävät magneettikehässä maapalloa vastapäivään ja tietyillä energioilla aiheuttavat satelliittien pintamateriaalien sähköistä varautumista, joka voi johtaa oikosulkuihin tai olla muuten satelliiteille haitallista.

Näiden elektronien käyttäytymistä Ilmatieteen laitoksella on tutkittu osana EU:n rahoittamaa kansainvälistä SPACESTORM-hanketta.

"Aurinkotuuli syöttää uusia hiukkasia Maan magneettikehään ja kun niitä on paljon aurinkomyrskyjen aikaan säteilyvyöhykkeillä olevat satelliitit ovat vaarassa. Tässä tutkitut elektronit ovat pääsyyllinen sähköhäiriöihin satelliiteissa", tutkija Ilkka Sillanpää toteaa.

Mittausanalyysin tulosten perusteella voitiin laatia satelliiteille haitallista elektronivuota geostatio­naa­risella radalla ennustava empiirinen malli.

Mallia tullaan hyödyntämään satelliittien häiriöllisten avaruusmyrskyjen yhteydessä ja mm. yhdessä Ilmatieteen laitoksella kehitetyn säteilyvöiden reaaliaikaisen hiukkas­simulaatiomalli IMPTAMin kanssa. Alla on kuva maapallon säteilyvöistä mallin mukaan tältä aamulta.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

IMPTAM-kuva

Yhdysvaltalainen GOES-13 -sääsatelliitti on varustettu myös monilla avaruussään havaitsemiseen erikoistuneilla mittalaitteilla ja se on tutkinut näillä Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen.

Sillanpään tuoreessa, Space Weather -tiedelehdessä julkaisussa tutkimuksessa satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin.

Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella.

Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.

Ilkka SillanpääIlkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. Hänen kertomuksensa on luettavissa täällä.