Ε.Κ.Π.Α.: Συμμετοχή της Ομάδας Διαστημικής Φυσικής και του Καθηγητή Ιωάννη Δαγκλή σε ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα ασφάλειας του διαστήματος

Την εβδομάδα που πέρασε πραγματοποιήθηκε με επιτυχία ο έλεγχος προόδου του κοινοτικού ερευνητικού προγράμματος FARBES (Forecast of Actionable Radiation Belt Scenarios – https://www.farbes.eu/). To FARBES χρηματοδοτείται από το Horizon Europe και αφορά την ασφάλεια του διαστήματος (space safety). Το Ε.Κ.Π.Α. συμμετέχει ως εταίρος της κοινοπραξίας που υλοποιεί το πρόγραμμα και εκπροσωπείται από την Ομάδα Διαστημικής Φυσικής στο Τμήμα Φυσικής (http://www.space.phys.uoa.gr/) και τον Καθηγητή Διαστημικής Φυσικής του Ε.Κ.Π.Α. κ. Ιωάννη Δαγκλή.

Στο εγγύς διάστημα υπάρχουν ηλεκτρόνια υψηλών ενεργειών, τα οποία είναι παγιδευμένα από το μαγνητικό πεδίο της Γης. Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πότε αυτά τα ηλεκτρόνια αυξάνουν την ενέργειά τους και με ποιoν τρόπο, διότι επηρεάζουν τη λειτουργικότητα και την υγεία των δορυφορικών υπηρεσιών και υποδομών. Ομοίως με τα μοντέλα που έχουν οι μετεωρολόγοι και τα παρατηρησιακά δεδομένα που χρησιμοποιούν για να κάνουν προγνώσεις καιρού, υπάρχουν μοντέλα για τον «διαστημικό καιρό», μόνο που σοτο διάστημα οι παρατηρήσεις είναι πιο δύσκολο να γίνουν, καθώς ο χώρος είναι πολύ μεγαλύτερος και μπορούμε να έχουμε διαστημόπλοια που παρατηρούν μόνο μικρές περιοχές αυτού ανά πάσα στιγμή.

Το πρόγραμμα FARBES έχει ως στόχο να βελτιώσει αυτήν την κατάσταση χρησιμοποιώντας άμεσα διαθέσιμες μετρήσεις από επίγεια παρατηρητήρια ώστε τα μοντέλα να τρέχουν πιο γρήγορα. Ο ρόλος του Ε.Κ.Π.Α. σε αυτό το πρόγραμμα είναι να εξετάσουμε πώς μπορούμε να μετρήσουμε έναν συγκεκριμένο τύπο διεργασίας, την ακτινική διάχυση ηλεκτρονίων από κύματα εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας (ULF). Τα ηλεκτρόνια που είναι παγιδευμένα στο μαγνητικό πεδίο της Γης αναπηδούν πάνω και κάτω μέσα σ’ αυτό, μεταξύ των δύο πόλων, ενώ ταυτόχρονα ολισθαίνουν προς τα πλάγια, σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη. Καθώς κάνουν αυτή την κίνηση, υφίστανται την επίδραση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που αναπτύσσονται στην ίδια περιοχή. Όταν αυτά τα δύο συντονίζονται, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν πιο κοντά ή πιο μακριά από τη Γη, κερδίζοντας ή χάνοντας ενέργεια με αυτόν τον τρόπο. Αυτή είναι μια στατιστική διαδικασία, καθώς ορισμένα ηλεκτρόνια θα κερδίσουν ενέργεια και κάποια άλλα θα χάσουν, αλλά κατά μέσο όρο θα κινούνται προς μία από αυτές τις δύο κατευθύνσεις. Αυτή η σταδιακή κίνηση ονομάζεται ακτινική διάχυση και πρέπει να γνωρίζουμε πόσο γρήγορα συμβαίνει. Γι’ αυτό πρέπει να γνωρίζουμε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο διάστημα.

Επειδή σε αυτές τις περιοχές, που δεν απέχουν πολύ από τη Γη, οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου έχουν σχήμα κανονικού διπόλου, μπορούμε να καταλάβουμε, σε κάποιο βαθμό, τι συμβαίνει σε ένα σημείο του ισημερινού επιπέδου της Γης έξω στο διάστημα παρατηρώντας αυτό που συμβαίνει εδώ κάτω, στο σημείο όπου η γραμμή του διπόλου τέμνει την επιφάνεια της Γης. Με τα μαγνητόμετρα που υπάρχουν στο έδαφος, μπορούμε να μετρήσουμε τις αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο και να χρησιμοποιήσουμε ένα σύνολο εξισώσεων για να συμπεράνουμε τις ιδιότητες του ηλεκτρικού πεδίου στο διάστημα. Αυτό ακριβώς κάνουμε λοιπόν, χρησιμοποιώντας δύο δίκτυα μαγνητομέτρων που εκτείνονται στην Ευρώπη από τη Σκανδιναβία στο βορρά έως την Ελλάδα στο νότο (EMMA και ENIGMA). Αναπτύξαμε έναν κώδικα που «διαβάζει» τις μετρήσεις των μαγνητομέτρων και τις μετατρέπει σε έναν συντελεστή που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα μοντέλα για να υπολογίσουν πώς διαχέονται τα ηλεκτρόνια ανά πάσα στιγμή.

Αυτός ο κωδικός θα βελτιωθεί περαιτέρω και θα δοκιμαστεί τους επόμενους μήνες. Μπορούμε επίσης να τον χρησιμοποιήσουμε για να διερευνήσουμε ορισμένες συνέπειες όταν οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου δεν μοιάζουν τόσο με αυτές ενός διπόλου και να δούμε τι είδους διορθώσεις μπορούμε να κάνουμε σε αυτήν την περίπτωση.