Установка для исследования модификации ионосферы и полярное сияние, как побочный эффект

В России разрабатывается новый среднеширотный нагревный стенд, который будет использовать мощное излучение для модификации ионосферы Земли. Это может привести к созданию искусственного полярного сияния. Речь идёт об установке Национального гелиогеофизического комплекса РАН (НГК РАН), которую строят в Иркутской области.

По информации газеты «Московский комсомолец», нагревной стенд, который планируется возвести недалеко от Ангарска, будет уникальной российской научной установкой для проведения управляемых экспериментов по модификации ионосферы в средних широтах.

«На поле размером с два футбольных мы планируем установить 200 железобетонных опор высотой 40 метров, – рассказывает заместитель директора Института солнечно-земных связей Сибирского отделения РАН Роман Васильев. – На их вершинах мы разместим 200 специальных антенн, которые будут способны отправлять вверх узкий пучок коротких радиоволн. Эффективная мощность сжатого луча будет достигать 500-1500 МВт. Поглощаясь высоко в ионосфере Земли, луч вызовет её нагрев и возмущение. Всё это будут фиксировать наземные устройства».

Ионосфера, верхний слой атмосферы, играет ключевую роль в распространении радиоволн, определяя возможности радиосвязи и радиолокации. Её состояние может как улучшать, так и ухудшать качество связи. Исследования по модификации ионосферы помогут понять, как различные условия влияют на радиосвязь. Модификация ионосферы позволит изучить все её состояния и понять механизмы воздействия внешних факторов.

Ионосфера особенно подвержена влиянию из космоса, и главным источником этого воздействия является Солнце. Солнце излучает мощный поток энергии, достигающий Земли, что делает возможной жизнь на нашей планете. Кроме того, Солнце испускает менее интенсивный, но более изменчивый поток жёсткого ультрафиолетового излучения, рентгена и солнечной плазмы. Эти потоки изменяются в зависимости от солнечных вспышек и других процессов на звезде. Все эти явления существенно влияют на верхние слои атмосферы, изменяя её характеристики. Нагревный стенд предназначен для воспроизведения подобных воздействий на верхнюю атмосферу в контролируемых условиях.

Плотность потоков от нагревной установки будет высокой, но ограниченной небольшой областью пространства — от 10 до 100 квадратных километров. Это означает, что влияние стенда будет локальным и незначительным на фоне природных процессов. Однако этого будет достаточно для моделирования воздействия солнечных явлений на ионосферу и их влияния на связь. Хотя последствия таких воздействий известны, процесс их возникновения и возможности управления ими пока не до конца изучены.

В прошлом веке, когда у нас ещё не было спутниковой связи, человечество, чтобы связать двух удалённых абонентов, использовало только коротковолновую радиосвязь. Испускаемая радиоволна от одного абонента поднималась вверх, а затем, отражаясь от ионосферы, опускалась вниз, – и так происходило несколько раз, пока она не добиралась через большие тысячекилометровые расстояния. Если ионосфера, к примеру, в результате вспышки на Солнце, меняла свои характеристики, то эта коротковолновая связь могла нарушаться.

Сейчас у нас есть спутники для того, чтобы передавать информацию, используя радиоволны. По всему земному шару протянуты волоконно-оптические кабели, по которым передаётся информация. Влияние солнечных вспышек на эти кабели минимизировано, но спутники всё ещё подвержены мощным колебаниям плотности верхней атмосферы и ионосферы, которые тормозят спутники, снижая их ресурс, и искажают каналы связи. В ходе эксперимента будет изучаться, как это происходит, можно ли как-то воздействовать на плазму ионосферы, чтобы изменить её.

Будут исследованы и более фундаментальные вещи. К примеру, процесс передачи энергии от ионосферы к нейтральной атмосфере и обратно, какие нас ждут последствия такого нагрева, как будет влиять на это химический состав верхней атмосферы.

В настоящее время на всём земном шаре у человечества есть три подобных установки. Одна находится на Аляске (тот самый HAARP – High Frequency Active Auroral Research Program «Программа исследования активных высокочастотных явлений в полярных сияниях»), другая – в Европе, и ещё одна — в Нижегородской области, в России. Зарубежные оснащены наиболее полным набором диагностического оборудования, у нашей – не такой широкий спектр. Но стенд, создающийся в рамках НГК РАН, обещает превзойти все существующие аналоги.

Первые испытания стенда состоятся не раньше 2030 года.