// Вие четете...

Приложни науки

Навигация и космическо време.

„Дело на време не е бреме.“

Навигацията е подложена на въздействието на физическите условия, случващи се в околоземния космос. Така точността на системите за морска навигация, използващи сигнали с много ниски честоти, такива като, например, радио навигационните системи (РНС) LORAN и OMEGA, зависи от знанието на действителната височина на ниската граница на йоносферата. Бързото вертикално изменение на тази граница по време на слънчевите изригвания и геомагнитните бури могат да внесат грешки от порядъка на няколко километра в определянето на местоположението.

Спътниковата навигационна система (СНС) за глобално место определение действа благодарение на разпространението на радио вълните от спътниците към приемниците на Земята, самолетите или други спътници. Тези радиосигнали се използват за изчисляване на точните координати на мястото. Но, съществени грешки в позиционирането могат да възникнат, когато сигналите изпитват рефракция и закъснение заради условията в йоносферата. Освен това сигналът на СНС може да бъде въобще изгубен при пресичане на областта на йоносферните изменения (замиране на сигнала). За достигане на необходимата точност в технологиите на бъдещите СНС ще е необходимо по-добро осигуряване на информация за условията на космическото време, за да се избегнат обусловените от тях грешки. Точната диагностика и прогнози за свойствата на йоносферата ще помогнат в разработката и използването на най-новите системи.

СНС са подложени на изменящото се въздействие на факторите на космическото време, вследствие на внезапните изменения на интензивността и състава на слънчевите излъчвания. Последните водят до нестабилно състояние на слоевете на земната атмосфера, тяхната плътност не остава неизменна. Посочените обстоятелства нарушават траекториите на спътниците. Известни са случаи за гибелта на космически апарати (КА) по тези причини в плътните слоеве на атмосферата. Електрически активната плазмена съставляваща на атмосферата взаимодейства с обвивката на спътниците, предизвиква тяхната електронизация и затруднява или нарушава тяхното функциониране. Миниатюризацията на електрониката, предизвикана от необходимостта за намаляване на теглото и обема на бордовата апаратура, предизвиква опасността от пагубното въздействие върху нейните компоненти на високо енергетичните частици, проникващи в ниските слоеве на атмосферата, особено на високите ширини. По такъв начин освен преднамереното нарушаване на нормалното функциониране на СНС, има, опасни за дадения процес, фактори с природен произход.

Геофизическата навигация се намира в пълна зависимост от факторите на космическото време. Навигация при всякакви атмосферни условия е възможна при микро вълново излъчване на Слънцето при условие на регулярно използване на данни за детайлно разпределение на радио яркостта по протяжната и изменчива слънчева кора (и тук е необходимо да се отчита слънчевата активност). През 90-те години такава възможност се е появила в Русия с началото на регистрацията на двумерното радио изображение на Слънцето на Сибирския слънчев радио телескоп ИСЗФ.

Навигацията може да пострада непосредствено под въздействието на факторите на космическото време, заради нарушения на системите за радио връзка, на магистралните кабелни линии, на електрообзавеждането, а също така на неправилното или на недостатъчното отчитане на ролята на тези фактори при решаването на инженерните задачи.

Наложилото се през последното десетилетие понятие „космическо време” влиза в нашето самосъзнание с нарастването на количеството на проблемите, свързани с нарушения на нормалното функциониране на едни или други технически системи. Към тях следва да бъдат отнесени неудачите със спътниците, широко разпространеното частично или пълно изключване на електроенергията и други. Колкото повече човечеството става зависимо от технологиите, толкова по чувствителен става изхода им от строя. Протяжните магистрални линии за електропренасяне имат свойството за повишаване на вероятността за нарушаване на електропреноса под въздействието на разрушителни токове, предизвиквани от геомагнитните бури. Експлоатацията на летателните апарати, разчетена за полети на височина от порядъка на 20 км, повишават риска от облъчване на екипажа и пасажерите при изменения на космическото време.

Примери за характерни последствия от някои събития в космическото време, имащи място в САЩ, Канада, Англия и Япония.

На 24 март 1940 г. силна геомагнитна буря е извела извън строя 80% от всички магистрални телефонни мрежи в щата Минесота. Електроснабдяването било временно нарушено в някои региони на източните щати на САЩ, а също и в канадските провинции Квебек и Онтарио.

Възникналата геомагнитна буря на 9-10 февруари 1958 г. е предизвикала сериозни нарушения на телеграфните кабели на източното крайбрежие на САЩ и е направила много затруднителна връзката по транс атлантическия кабел между Нюфауланд и Шотландия. Временно била прекъсната връзката в Торонто (Канада).

Силна геомагнитна буря, възникнала на 4 август 1972 г. е предизвикала 30 минутно прекъсване на връзката по коаксиалния кабел между щата Илинойс и щата Айова. Мощен трансформатор е излязъл от строя, с което е било нарушено електроснабдяването в канадската провинция Британска Колумбия.

През 1979 г. е станало преждевременно навлизане в плътните слоеве на атмосферата, на изменилата орбитата си и съкратила времето си на живот научната космическа обсерватория на САЩ Skylab, а резултатът е нейната гибел, вследствие на нагряване и разширенията в атмосферата, обусловени от изменение на слънчевата ултравиолетова радиация и геомагнитна буря.

На 26 ноември 1982 г. четири бързо сканиращи радиометъра във видимия и инфрачервения диапазон на геостационарен спътник за оперативен мониторинг на обкръжаващата обстановка (системата GOES), с която са картографирали облачната покривка, са излезли от строя за 45 минути след идването на високо енергийни протони от голямо слънчево изригване. Не контролираното прекъсване на мониторинга е станало в това време, когато серия от интензивни щормове са се стоварили на крайбрежието на Калифорния.

Силна геомагнитна буря на 13-14 март 1989 г. е извела от строя електроснабдяването в канадската провинция Квебек, което е довело до загубата на мощност, по-голяма от 20000 МВт. Това е лишило от електроенергия няколко милиона домакинства. Времето от началото на прекъсването и пълния колапс на системата е бил 90 секунди. КВ радио свръзка е била практически въобще невъзможна в това време, а УВЧ предавания са се разпространили на необичайно големи разстояния и са създавали нарушения. Японския спътник за връзка изгубил половината от своята дуплексна командна система. Орбитата на спътник на НАСА се снижила на почти 5 км заради нарастването на атмосферното съпротивление.

На 29 април 1994 г. трансформатор на АЕЦ в САЩ катастрофално е излязъл от строя за няколко часа след началото на силна геомагнитна буря.

Два канадски спътника на 20-21 януари 1994 г. са излезли от строя, нарушавайки за няколко часа телефонната и радио връзка, а също и телевизионното предаване. Повредите са в резултат на продължителна електронна концентрация с високо ниво в обкръжаващото ги пространство.

През 1976 г. на орбита е бил изведен американски геодезически спътник LAGEOS-1, предназначен за високо точни лазерни измервания за движението на земната кора с използване на 426 призматични ъглови отражатели на лазерния сигнал, установени на сферичния корпус на спътника. За получаване на надеждни данни е било необходимо да се знае точното положение на спътника във всеки един момент. Но към 1989 г. е бил забелязан дрейф на LAGEOS-1 на орбитата. Слаб, но постоянно действащ реактивен ефект, обусловен от асиметрични излъчвания и едностранни нагрявания от Слънцето на корпуса на ИСЗ, постоянно е смествал плоскостта на орбитата. Към началото на 1997 г. в корпорацията „Хюз” са били проведени изчисления, които позволили да се внесе необходимата поправка в прогнозата за сместването на спътника. Подобряването на математическия модел за движението на ИСЗ и продължението на неговото съществуване е станало възможно след изясняване на причините за установените ефекти, тоест характера на въздействие на космическото време.

Всички по-горе описани случаи повече от убедително свидетелстват за необходимостта от познаване състоянието, степента и характера на изменението на космическото време, механизмите на въздействие на неговите фактори на системите и технологиите на практика на всички видове навигация.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар