Изстрелването на мисията Artemis II на НАСА през април 2026 г. е предизвикало изключително силни нарушения в йоносферата – електрически заредения слой от земната атмосфера, който играе важна роля за разпространението на радиосигналите и работата на глобалните навигационни системи. Според ново изследване на учени от Националния университет „Чън Кун“ в Тайван мощната ракета Space Launch System (SLS) е оставила след себе си две огромни области с нарушена концентрация на електрони, които са могли да предизвикат временни грешки при GPS позиционирането.

Изследователският екип е анализирал данни от високоточни GPS приемници, разположени на земната повърхност в САЩ. Тези станции обикновено се използват от научни институции за проследяване на изключително малките движения на тектоничните плочи, както и за изследвания, свързани със сеизмичната активност. Благодарение на прецизните измервания учените са успели да установят как преминаването на ракетата през атмосферата е променило концентрацията на свободни електрони в йоносферата.

Резултатите показват, че атмосферните смущения, причинени от изстрелването на Artemis II, са били значително по-силни от наблюдаваните при предишни ракетни изстрелвания. В някои случаи ефектът е бил до десет пъти по-интензивен от този, регистриран след тестовите полети на Starship на SpaceX – ракета, чиято стартова тяга е приблизително два пъти по-голяма от тази на SLS.

Как ракетата може да наруши GPS сигналите?

За да се разбере мащабът на явлението, е необходимо да се разгледа начинът, по който функционира GPS навигацията. Приемниците на Земята определят местоположението си чрез сигнали, изпращани от спътници в орбита. Обикновено устройството използва информация от поне четири спътника, за да изчисли позицията си в пространството. Сигналите обаче трябва да преминат през йоносферата, преди да достигнат земната повърхност.

Този атмосферeн слой се намира на височини над приблизително 50 километра и съдържа голямо количество електрически заредени частици. Когато концентрацията на свободните електрони се промени, скоростта и разпространението на радиосигналите също се изменят. Това може да доведе до неточности при изчисляването на разстоянието между спътника и приемника, а оттам и до грешки при определянето на местоположението.

Подобни смущения не са непознати за учените. Силните слънчеви бури например могат да предизвикат значителни нарушения в йоносферата и да повлияят на GPS сигналите в продължение на часове или дори дни. При ракетните изстрелвания механизмът е различен и обикновено ефектът е много по-краткотраен. Когато една ракета се движи с огромна скорост през атмосферата, тя създава ударни вълни, които променят структурата и електронната плътност на йоносферата.

В случая с Artemis II учените са установили наличието на две отделни области с нарушена йоносферна структура. Първата е била образувана при преминаването на централната степен на ракетата SLS, която е с дължина около 65 метра. Втората е резултат от последващите включвания на двигателите на горната степен на ракетата. Двете области са се разпрострели на приблизително 5000 километра от изток на запад, пресичайки огромна част от Северна Америка.

Въздействието може да засегне автономните автомобили и дроновете

Измерванията на наземните GPS станции показват промени в електронната плътност, които съответстват на потенциални грешки в позиционирането от няколко метра. Макар подобно отклонение да изглежда незначително за обикновения потребител, то може да има сериозни последствия за системите, които разчитат на изключително прецизна навигация.

Според Чарлз Лин, професор по науки за Земята в Националния университет „Чън Кун“ и един от авторите на изследването, грешка от няколко метра може да бъде достатъчна, за да накара автономен автомобил да промени неправилно лентата си на движение. Подобни отклонения могат да окажат влияние и върху позиционирането на дронове, особено когато те изпълняват задачи, изискващи висока точност и надеждна навигация.

Това е особено важно на фона на все по-широкото използване на автономни транспортни средства, безпилотни летателни апарати и системи за автоматизирано управление. Много от тези технологии разчитат на GPS и други глобални навигационни спътникови системи, за да определят местоположението си в реално време. Временните атмосферни смущения могат да се превърнат в допълнителен фактор, който трябва да бъде отчетен при планирането и безопасната експлоатация на подобни технологии.

Най-силните смущения са възникнали повече от час след изстрелването

Един от най-интересните резултати от изследването е свързан с момента, в който са настъпили най-сериозните атмосферни нарушения. Въпреки огромната мощност на основната степен на SLS, по-силният ефект е бил регистриран при работата на двигателите на втората степен, когато ракетата вече се е намирала в йоносферата.

Двете последващи включвания на двигателите са се случили на височина около 185 километра – повече от час след началото на полета. Именно тези маневри са позволили на космическия кораб Orion да се освободи от земното гравитационно привличане и да поеме по траекторията си към Луната.

Според Чарлз Лин ракетните изстрелвания от Земята отдавна са известни с това, че могат да предизвикват подобни атмосферни ефекти. Особеното в случая обаче е наблюдението на толкова силно въздействие при орбитална маневра в рамките на междупланетна мисия. Ученият предупреждава, че с увеличаването на броя на мисиите към Луната и Марс тези явления могат да придобият все по-голямо значение. Резултатите подчертават, че космическите изстрелвания могат да имат последици не само за непосредствената околност на ракетата, но и за технологични системи, които ежедневно използваме на Земята.

Снимка: Unsplash/NASA/Michael DeMocker

Виж още: Тази носима джаджа от ново поколение ще надникне в мозъка ви, за да ви каже колко сте здрави - срещу 1000 долара