Vorhersage des Weltraumwetters mit einem neuen australischen Satelliten

Friday 8 October 2021

Mitarbeiter der University of Sydney, der Macquarie University und der UNSW-Sydney haben einen neuen Satelliten entwickelt und gestartet, der bei der Vorhersage des Weltraumwetters helfen soll.

Vorhersage des Weltraumwetters mit einem neuen australischen Satelliten

Der in Australien hergestellte Weltraumwettersatellit CUAVA-1 wurde eingesetzt am Mittwochabend von der Internationalen Raumstation in die Umlaufbahn gebracht. Dieser schuhkartongroße CubeSat wurde im August an Bord einer SpaceX-Rakete zur Raumstation gestartet. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Untersuchung der Auswirkungen der Strahlung der Sonne auf die Erdatmosphäre und elektronische Geräte.<

Weltraumwetter wie da Sonneneruptionen und Veränderungen im Sonnenwind die Ionosphäre der Erde (eine Schicht geladener Teilchen in der oberen Atmosphäre) beeinflussen. Dies hat wiederum Auswirkungen auf die Funkkommunikation über große Entfernungen und die Umlaufbahnen einiger Satelliten und führt zu Schwankungen im elektromagnetischen Feld, die verheerende Auswirkungen auf die Elektronik im Weltraum und auf der Erde haben können.

Der neue Satellit ist das erste vom Australian Research Council entworfene und gebaute Ausbildungszentrum für Cubesats, UAVs und ihre Anwendungen (kurz CUAVA). Es trägt Nutzlasten und Technologiedemonstratoren, die von Mitarbeitern der University of Sydney, der Macquarie University und der UNSW-Sydney gebaut wurden.

Eines von CUAVA Das Ziel von -1 besteht darin, zur Verbesserung der Weltraumwettervorhersagen beizutragen, die derzeit sehr begrenzt sind. Neben seiner wissenschaftlichen Mission stellt CUAVA-1 auch einen Schritt in Richtung des Ziels der australischen Raumfahrtbehörde dar, die lokale Raumfahrtindustrie bis 2030 um 20.000 Arbeitsplätze zu vergrößern.

Während die Australian Space Agency erst 2018 gegründet wurde, hat Australien hat eine lange Geschichte in der Satellitenforschung. Im Jahr 2002 war FedSat beispielsweise einer der ersten Satelliten weltweit, der einen GPS-Empfänger an Bord hatte.

Weltraumbasiert GPS-Empfänger ermöglichen heute die routinemäßige Messung der Atmosphäre auf der ganzen Welt zur Wetterüberwachung und -vorhersage. Das Bureau of Meteorology und andere Wettervorhersageagenturen verlassen sich bei ihren Vorhersagen auf weltraumgestützte GPS-Daten.

Weltraumgestützte GPS-Empfänger ermöglichen auch die Überwachung der Die Ionosphäre der Erde. In Höhen von etwa 80 km bis 1.000 km geht diese Schicht der Atmosphäre von einem Gas aus ungeladenen Atomen und Molekülen in ein Gas aus geladenen Teilchen, sowohl Elektronen als auch Ionen, über. (Ein Gas aus geladenen Teilchen wird auch Plasma genannt.)

Die Ionosphäre ist der Ort der wunderschönen Polarlichterscheinungen, die in hohen Breiten bei gemäßigten geomagnetischen Stürmen oder „schlechtem Weltraumwetter“ häufig auftreten, aber es steckt noch viel mehr dahinter.

Die Ionosphäre kann verursachen Schwierigkeiten bei der Satellitenortung und -navigation, sind aber manchmal auch nützlich, beispielsweise wenn bodengestützte Radar- und Funksignale von ihnen reflektiert werden können, um den Horizont zu scannen oder darüber zu kommunizieren.

Warum das Weltraumwetter so schwer vorherzusagen ist

Die Ionosphäre verstehen ist ein wichtiger Bestandteil der operativen Weltraumwettervorhersage. Wir wissen, dass die Ionosphäre bei schweren geomagnetischen Stürmen stark unregelmäßig wird. Es stört Funksignale, die es passieren, und erzeugt Stromstöße in Stromnetzen und Pipelines.

Bei schweren geomagnetischen Stürmen wird eine große Menge Energie freigesetzt in die obere Erdatmosphäre in der Nähe des Nord- und Südpols, während sich auch Strömungen und Flüsse in der äquatorialen Ionosphäre verändern.

Diese Energie verflüchtigt sichdurch das System, was weitreichende Veränderungen in der gesamten oberen Atmosphäre verursacht und Stunden später veränderte Windmuster in großer Höhe über dem Äquator.

Im Gegensatz dazu Röntgen- und UV-Strahlung von Sonneneruptionen erwärmen direkt die Atmosphäre (über der Ozonschicht) über dem Äquator und den mittleren Breiten. Diese Veränderungen beeinflussen den Widerstand, der in der erdnahen Umlaufbahn auftritt, und machen es schwierig, die Flugbahnen von Satelliten und Weltraummüll vorherzusagen.

Auch außerhalb des Erdmagnetismus Bei Stürmen kommt es zu „ruhigen“ Störungen, die GPS und andere elektronische Systeme beeinträchtigen.

Derzeit können wir keine genauen Vorhersagen über das Schlechte treffen Weltraumwetter über etwa drei Tage hinaus. Und die Strömungseffekte von schlechtem Weltraumwetter auf die obere Erdatmosphäre, einschließlich GPS- und Kommunikationsstörungen sowie Änderungen des Satellitenwiderstands, sind noch schwieriger im Voraus vorherzusagen.

Als Ergebnis , beschränken sich die meisten Weltraumwettervorhersageagenturen auf „Nowcasting“: die Beobachtung des aktuellen Zustands des Weltraumwetters und die Prognose für die nächsten Stunden.

Es wird dauern viel mehr Wissenschaft, um die Verbindung zwischen der Sonne und der Erde zu verstehen, wie Energie von der Sonne durch das Erdsystem abgeleitet wird und wie sich diese Systemveränderungen auf die Technologie auswirken, auf die wir im täglichen Leben zunehmend angewiesen sind.

Das bedeutet mehr Forschung und mehr Satelliten, insbesondere für die äquatorialen bis mittleren Breiten, die für Australier (und tatsächlich die meisten Menschen auf der Erde) relevant sind. Wir hoffen, dass CUAVA-1 ein Schritt in Richtung einer Konstellation australischer Weltraumwettersatelliten ist, die eine Schlüsselrolle bei der zukünftigen Weltraumwettervorhersage spielen werden.

Die University of Sydney, die Macquarie University und die UNSW haben alle einen Bachelor-Abschluss und Postgraduiertenprogramme in Telekommunikationstechnik wie folgt:

Universität Sydney<

Bachelor of Engineering Honours (Elektrotechnik)

(mit Spezialisierung auf Telekommunikation)<