נאס"א אמורה לשגר שלוש רקטות צלילים במהלך ליקוי החמה המלא בשנת 2024 כדי לחקור את תגובת היונוספירה, באמצעות פרויקט הפרעות האטמוספירה סביב נתיב הליקוי (APEP), עם שיגורים מתואמים לפני, במהלך ואחרי הליקוי כדי לנטר הפרעות תקשורת. קרדיט: twoday.co.il.com
נאס"אמשימת ה-APEP של ליקוי החמה המלאה בשנת 2024 נועדה להעמיק את הידע כיצד ליקוי חמה משפיעים על היונוספירה ומערכות התקשורת של כדור הארץ, הכוללת שיגור רקטות בשידור חי ומחקר מדעי שיתופי.
נאס"א תשגר שלוש רקטות קולות במהלך ליקוי החמה המלא ב-8 באפריל 2024, כדי לחקור כיצד האטמוספירה העליונה של כדור הארץ מושפעת כאשר אור השמש מתעמעם לרגע על חלק מכדור הארץ.
רקטות ההפרעות האטמוספריות סביב Eclipse Path (APEP) ישגרו ממתקן הטיסה של נאס"א בווירג'יניה כדי לחקור את ההפרעות ביונוספירה שנוצרות כאשר הירח מאפיל על השמש. הרקטות המשמיעות שוגרו בעבר והוחזרו בהצלחה ממתקן הניסוי White Sands בניו מקסיקו, במהלך ליקוי החמה הטבעתי באוקטובר 2023. הם שופצו עם מכשור חדש ויושקו מחדש באפריל 2024. המשימה מנוהלת על ידי Aroh Barjatya, פרופסור לפיזיקה הנדסית באוניברסיטת Embry-Riddle Aeronautical University בפלורידה, שם הוא מנהל את מעבדת המכשור החלל והאטמוספרי.
תמונה זו מציגה את שלוש רקטות ה-APEP ואת צוות התמיכה לאחר הרכבה מוצלחת. ראש הקבוצה, ארון ברג'אטיה, נמצא במרכז העליון, כשהוא עומד ליד מעקות הבטיחות בקומה השנייה. קרדיט: נאס"א/ברית בלנד
השפעת Eclipse על היונוספירה והתקשורת
רקטות הקול ישגרו בשלושה זמנים שונים: 45 דקות לפני, במהלך ו-45 דקות לאחר שיא הליקוי המקומי. המרווחים הללו חשובים לאיסוף נתונים על האופן שבו היעלמותה הפתאומית של השמש משפיעה על היונוספירה, ויוצרות הפרעות שיש להן פוטנציאל להפריע לתקשורת שלנו.
היונוספירה היא אזור באטמוספירה של כדור הארץ שנמצא בין 55 ל-310 מיילים (90 עד 500 ק"מ) מעל פני הקרקע. "זהו אזור מחושמל שמשקף ושובר אותות רדיו, וגם משפיע על תקשורת לוויינית כשהאותות עוברים דרכם", אמר ברג'אטיה. "הבנת היונוספירה ופיתוח מודלים שיעזרו לנו לחזות הפרעות חיוניים כדי לוודא שהעולם שלנו יותר ויותר תלוי בתקשורת פועל בצורה חלקה."
אנימציה רעיונית זו היא דוגמה למה שצופים עשויים לצפות לראות במהלך ליקוי חמה מלא, כמו זה שמתרחש מעל ארצות הברית ב-8 באפריל 2024. הסטודיו להדמיה מדעית של נאס"א
אתגרים והזדמנויות במחקר היונוספרי
היונוספירה מהווה את הגבול בין האטמוספירה התחתונה של כדור הארץ – המקום בו אנו חיים ונושמים – לבין הריק של החלל. הוא מורכב מיים של חלקיקים שהופכים מיוננים, או טעונים חשמלית, מאנרגיית השמש, או מקרינת השמש. כאשר הלילה יורד, היונוספירה מתדלדלת כאשר חלקיקים מיוננים בעבר נרגעים ומתחברים בחזרה לחלקיקים ניטרליים. עם זאת, מזג האוויר היבשתי ומזג האוויר בחלל יכולים להשפיע על החלקיקים הללו, מה שהופך אותו לאזור דינמי וקשה לדעת איך תיראה היונוספירה בזמן נתון.
אנימציה מתארת שינויים ביונוספירה על פני תקופה של 24 שעות. הרצועות האדומים והצהובים מייצגים חלקיקים מיוננים בצפיפות גבוהה במהלך היום. הנקודות הסגולות מייצגות חלקיקים ניטרליים ורגועים בלילה. קרדיט: נאס"א/קריסטופר קים
לעתים קרובות קשה לחקור שינויים קצרי טווח ביונוספירה במהלך ליקוי עם לוויינים מכיוון שהם עשויים שלא להיות במקום או בזמן הנכון לחצות את נתיב הליקוי. מכיוון שהתאריך והשעות המדויקים של ליקוי החמה המלא ידועים, נאס"א יכולה לשגר רקטות צלילים ממוקדות כדי לחקור את השפעות הליקוי בזמן הנכון ובכל גבהים של היונוספירה.
כאשר צל הליקוי דוהר באטמוספירה, הוא יוצר שקיעה מהירה ומקומית שמעוררת גלים אטמוספריים בקנה מידה גדול והפרעות בקנה מידה קטן, או הפרעות. הפרעות אלו משפיעות על תדרי תקשורת רדיו שונים. איסוף הנתונים על ההפרעות הללו יעזור למדענים לאמת ולשפר מודלים נוכחיים שעוזרים לחזות הפרעות פוטנציאליות לתקשורת שלנו, במיוחד תקשורת בתדר גבוה.
האנימציה מתארת את הגלים שנוצרו על ידי חלקיקים מיוננים במהלך ליקוי החמה המלא ב-2017. קרדיט: MIT Haystack Observatory/Shun-rong Zhang. Zhang, S.-R., Erickson, PJ, Goncharenko, LP, Coster, AJ, Rideout, W. & Vierinen, J. (2017). גלי קשת יונוספריים והפרעות שנגרמו עקב ליקוי החמה ב-21 באוגוסט 2017. מכתבי מחקר גיאופיזיים, 44(24), 12,067-12,073. https://doi.org/10.1002/2017GL076054.
רקטות ה-APEP צפויות להגיע לגובה מרבי של 260 מיילים (420 קילומטרים). כל רקטה תמדוד את צפיפות החלקיקים הטעונים והנייטרלים ואת השדות החשמליים והמגנטיים שמסביב. "כל רקטה תוציא ארבעה מכשירים משניים בגודל של בקבוק סודה של שני ליטר שגם מודדים את אותן נקודות נתונים, כך שזה דומה לתוצאות של 15 רקטות, תוך שיגור רק שלוש", הסביר ברג'אטיה. שלושה מכשירים משניים על כל רקטה נבנו על ידי Embry-Riddle, והרביעי נבנה במכללת דארטמות' בניו המפשייר.
מאמצים מדעיים משותפים
בנוסף לרקטות, מספר צוותים ברחבי ארה"ב יבצעו מדידות של היונוספירה באמצעים שונים. צוות סטודנטים מאמברי-רידל יפרוס סדרה של בלונים בגובה רב. חוקרים משותפים ממצפה Haystack של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס במסצ'וסטס, וממעבדת המחקר של חיל האוויר בניו מקסיקו, יפעילו מגוון מכ"מים קרקעיים בביצוע מדידות. באמצעות נתונים אלה, צוות של מדענים מאמברי-רידל ומעבדת הפיזיקה היישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס משכללים מודלים קיימים. יחד, החקירות השונות הללו יסייעו לספק את חלקי הפאזל הדרושים כדי לראות את התמונה הרחבה יותר של הדינמיקה היונוספרית.
רקטה עם קול מסוגלת לשאת מכשירים מדעיים בין 30 ל-300 מיילים מעל פני כדור הארץ. גבהים אלה בדרך כלל גבוהים מדי עבור בלוני מדע ונמוכים מדי עבור לוויינים לגשת בבטחה, מה שהופך את רקטות הקול לפלטפורמות היחידות שיכולות לבצע מדידות ישירות באזורים אלה. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א
ציפייה לקראת הליקוי הטוטאלי הקרוב
כאשר רקטות ה-APEP שוגרו במהלך ליקוי החמה הטבעתי של 2023, מדענים ראו ירידה חדה בצפיפות החלקיקים הטעונים כאשר צל הליקוי הטבעתי חלף על האטמוספירה. "ראינו את ההפרעות שמסוגלות להשפיע על תקשורת הרדיו ברקטה השנייה והשלישית, אבל לא במהלך הרקטה הראשונה שהייתה לפני שיא הליקוי המקומי", אמר ברג'אטיה. "אנחנו מאוד נרגשים להפעיל אותם מחדש במהלך הליקוי המלא, לראות אם ההפרעות מתחילות באותו גובה ואם גודלן וקנה המידה שלהן נשארים זהים."
ליקוי החמה המלא הבא מעל ארה"ב הרציף הוא רק בשנת 2044, כך שהניסויים הללו הם הזדמנות נדירה עבור מדענים לאסוף נתונים מכריעים.
ההשקות של APEP יועברו בשידור חי דרך עמוד היוטיוב הרשמי של נאס"א Wallops ויוצגו בשידור הרשמי של נאס"א של ליקוי החמה המלא. הציבור יכול גם לצפות בהשקות באופן אישי בין השעות 13:00-16:00 במרכז המבקרים של מתקן הטיסה של נאס"א וואלופס.
