พยากรณ์อากาศในอวกาศด้วยดาวเทียมออสเตรเลียดวงใหม่

Friday 8 October 2021

ผู้ร่วมมือจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์, มหาวิทยาลัยแมคควารี และ UNSW-ซิดนีย์ ได้พัฒนาและปล่อยดาวเทียมดวงใหม่เพื่อช่วยพยากรณ์สภาพอากาศในอวกาศ

พยากรณ์อากาศในอวกาศด้วยดาวเทียมออสเตรเลียดวงใหม่

ดาวเทียมตรวจสภาพอากาศในอวกาศ CUAVA-1 ที่ผลิตในออสเตรเลียถูกใช้งาน ขึ้นสู่วงโคจรจากสถานีอวกาศนานาชาติในคืนวันพุธ เปิดตัวสู่สถานีอวกาศในเดือนสิงหาคมด้วยจรวด SpaceX จุดสนใจหลักของ CubeSat ขนาดกล่องรองเท้านี้คือการศึกษาว่ารังสีจากดวงอาทิตย์ส่งผลต่อชั้นบรรยากาศของโลกและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างไร< /พี>

สภาพอากาศในอวกาศ เช่น เมื่อเปลวสุริยะและการเปลี่ยนแปลงของลมสุริยะส่งผลกระทบต่อไอโอโนสเฟียร์ของโลก (ชั้นของอนุภาคที่มีประจุในชั้นบรรยากาศชั้นบน) ซึ่งในทางกลับกันก็ส่งผลกระทบต่อการสื่อสารทางวิทยุระยะไกลและวงโคจรของดาวเทียมบางดวง รวมถึงสร้างความผันผวนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอวกาศและลงไปที่พื้น

ดาวเทียมดวงใหม่ ได้รับการออกแบบและสร้างครั้งแรกโดย Australian Research Council Training Center สำหรับ Cubesats, UAV และแอปพลิเคชันต่างๆ (หรือเรียกสั้นๆ ว่า CUAVA) โดยบรรทุกสิ่งของบรรทุกและผู้สาธิตเทคโนโลยีที่สร้างโดยผู้ร่วมมือจากมหาวิทยาลัยซิดนีย์ มหาวิทยาลัย Macquarie และ UNSW-ซิดนีย์

หนึ่งใน CUAVA เป้าหมายของ -1 คือการช่วยปรับปรุงการพยากรณ์อากาศในอวกาศ ซึ่งในปัจจุบันมีข้อจำกัดมาก นอกจากภารกิจทางวิทยาศาสตร์แล้ว CUAVA-1 ยังเป็นตัวแทนของก้าวสู่เป้าหมายของ Australian Space Agency ที่จะขยายอุตสาหกรรมอวกาศในท้องถิ่นให้มีตำแหน่งงาน 20,000 ตำแหน่งภายในปี 2573

ในขณะที่ Australian Space Agency ก่อตั้งขึ้นเฉพาะในปี 2018 ประเทศออสเตรเลีย มีประวัติอันยาวนานในการวิจัยดาวเทียม ตัวอย่างเช่น ในปี 2002 FedSat เป็นหนึ่งในดาวเทียมดวงแรกของโลกที่มีตัวรับสัญญาณ GPS บนเครื่อง

ตามพื้นที่ เครื่องรับ GPS ในปัจจุบันทำให้สามารถวัดบรรยากาศทั่วโลกเป็นประจำเพื่อติดตามและพยากรณ์อากาศได้ สำนักอุตุนิยมวิทยาและหน่วยงานพยากรณ์อากาศอื่นๆ อาศัยข้อมูล GPS ตามพื้นที่ในการพยากรณ์

เครื่องรับ GPS แบบอิงอวกาศยังทำให้สามารถตรวจสอบ ไอโอโนสเฟียร์ของโลก จากความสูงประมาณ 80 กม. ถึง 1,000 กม. ชั้นบรรยากาศนี้เปลี่ยนจากก๊าซที่มีอะตอมและโมเลกุลที่ไม่มีประจุไปเป็นก๊าซที่มีอนุภาคมีประจุ ทั้งอิเล็กตรอนและไอออน (ก๊าซของอนุภาคมีประจุเรียกอีกอย่างว่าพลาสมา)

ไอโอโนสเฟียร์คือ ตำแหน่งของการแสดงแสงออโรร่าที่สวยงามซึ่งพบได้ทั่วไปที่ละติจูดสูงในช่วงที่มีพายุแม่เหล็กโลกปานกลาง หรือ "สภาพอากาศในอวกาศย่ำแย่" แต่ยังมีอะไรมากกว่านั้นอีกมาก

ไอโอโนสเฟียร์สามารถ ทำให้ตำแหน่งดาวเทียมและการนำทางลำบาก แต่บางครั้งก็มีประโยชน์เช่นกัน เช่น เมื่อเรดาร์ภาคพื้นดินและสัญญาณวิทยุสามารถเด้งออกจากดาวเทียมเพื่อสแกนหรือสื่อสารข้ามขอบฟ้า

เหตุใดสภาพอากาศในอวกาศจึงคาดเดาได้ยาก

ทำความเข้าใจบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ เป็นส่วนสำคัญของการพยากรณ์อากาศในพื้นที่ปฏิบัติการ เรารู้ว่าบรรยากาศรอบนอกจะไม่สม่ำเสมออย่างมากในระหว่างที่เกิดพายุแม่เหล็กโลกที่รุนแรง โดยรบกวนสัญญาณวิทยุที่ส่งผ่าน และสร้างกระแสไฟกระชากในโครงข่ายไฟฟ้าและท่อส่งไฟฟ้า

ในช่วงที่เกิดพายุแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง พลังงานจำนวนมากจะถูกทิ้งไป สู่ชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกใกล้กับขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ ในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนกระแสน้ำและกระแสในชั้นไอโอโนสเฟียร์เส้นศูนย์สูตรด้วย

พลังงานนี้จะกระจายไปผ่านระบบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างกว้างขวางทั่วบรรยากาศชั้นบนและรูปแบบลมระดับความสูงเหนือเส้นศูนย์สูตรหลายชั่วโมงต่อมา

ในทางตรงกันข้าม รังสีเอกซ์และรังสียูวีจากเปลวสุริยะทำให้บรรยากาศร้อนโดยตรง (เหนือชั้นโอโซน) เหนือเส้นศูนย์สูตรและละติจูดกลาง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อปริมาณแรงลากที่เกิดขึ้นในวงโคจรโลกต่ำ ทำให้ยากต่อการคาดเดาเส้นทางของดาวเทียมและเศษซากอวกาศ

แม้จะอยู่นอกสนามแม่เหล็กโลกก็ตาม พายุ มีการรบกวน "เวลาเงียบ" ที่ส่งผลต่อ GPS และระบบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

ในปัจจุบัน เราไม่สามารถคาดการณ์ถึงความเลวร้ายได้อย่างแม่นยำ สภาพอากาศในอวกาศอีกประมาณสามวันข้างหน้า และผลกระทบที่เกิดจากสภาพอากาศเลวร้ายในชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลก รวมถึง GPS และการรบกวนในการสื่อสาร และการเปลี่ยนแปลงของการลากของดาวเทียม ยิ่งยากต่อการพยากรณ์ล่วงหน้า

ด้วยเหตุนี้ หน่วยงานพยากรณ์อากาศในอวกาศส่วนใหญ่ถูกจำกัดไว้แค่ "การออกอากาศทันที": สังเกตการณ์สถานะปัจจุบันของสภาพอากาศในอวกาศและการฉายภาพในอีกไม่กี่ชั่วโมงข้างหน้า

จะใช้เวลา ต้องใช้วิทยาศาสตร์อีกมากมายในการทำความเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก พลังงานจากดวงอาทิตย์กระจายผ่านระบบโลกอย่างไร และการเปลี่ยนแปลงของระบบเหล่านี้มีอิทธิพลต่อเทคโนโลยีที่เราพึ่งพามากขึ้นในชีวิตประจำวันอย่างไร

นี่มีความหมายมากกว่านั้น การวิจัยและดาวเทียมเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเส้นศูนย์สูตรถึงละติจูดกลางที่เกี่ยวข้องกับชาวออสเตรเลีย (และคนส่วนใหญ่บนโลก) เราหวังว่า CUAVA-1 จะเป็นอีกก้าวหนึ่งสู่กลุ่มดาวดาวเทียมตรวจอากาศในอวกาศของออสเตรเลีย ซึ่งจะมีบทบาทสำคัญในการพยากรณ์อากาศในอวกาศในอนาคต

มหาวิทยาลัย Sydney, Macquarie University และ UNSW มีระดับปริญญาตรีทั้งหมด และหลักสูตรปริญญาโทสาขาวิศวกรรมโทรคมนาคม ดังนี้

มหาวิทยาลัยซิดนีย์< /พี>

ปริญญาตรีเกียรตินิยมวิศวกรรมศาสตร์ (วิศวกรรมไฟฟ้า)

(มีความเชี่ยวชาญด้านโทรคมนาคม)<