ال انفجارات ضخمة أصابت صاروخ ستارشيب الضخم كما خلفت عملية تدميرها بواسطة SpaceX العام الماضي واحدة من أكبر "الثقوب" التي تم اكتشافها على الإطلاق في طبقة الأيونوسفير، وهي طبقة رقيقة من الهواء في الغلاف الجوي العلوي. وأظهرت نتيجة البحث أن الحفرة امتدت لآلاف الكيلومترات واستمرت لمدة ساعة تقريبا 1.

يقول يوري ياسيوكيفيتش، المؤلف المشارك في الدراسة وعالم فيزياء الغلاف الجوي في معهد الفيزياء الشمسية الأرضية في إيركوتسك بروسيا، إن حجم الاضطراب فاجأ فريقه: "هذا يعني أننا لا نفهم العمليات في الغلاف الجوي". ويضيف أن مثل هذه الظواهر لها آثار مستقبلية المركبات المستقلة قد يتطلب ذلك الملاحة الدقيقة عبر الأقمار الصناعية. وتم إعلان النتائج في 26 أغسطسرسائل البحوث الجيوفيزيائيةنشرت.

سجل الصاروخ

في 18 نوفمبر من العام الماضي، أطلقت شركة سبيس إكس صاروخها ستارشيب - وهو أكبر وأقوى صاروخ تم بناؤه على الإطلاق - من موقع الإطلاق في بوكا تشيكا، تكساس. تم تصميم المرحلة الأولى من مركبة ستارشيب للعودة بأمان إلى السطح وإعادة استخدامها، لكنها انفجرت بعد وقت قصير من انفصالها عن المرحلة العليا، على بعد حوالي 90 كيلومترًا (55 ميلًا) فوق خليج المكسيك. وبعد دقائق، أحدثت آلية التدمير الذاتي الموجودة في المرحلة العليا انفجارا ثانيا على ارتفاع نحو 150 كيلومترا.

كان ياسيوكيفيتش ومعاونوه مهتمين بكيفية تأثير مثل هذه الانفجارات الضخمة على طبقة الأيونوسفير، وهي طبقة من الغلاف الجوي تمتد من حوالي 50 إلى 1000 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر، حيث يمكن للإشعاع القادم من الشمس أن يجرد بعض جزيئات الهواء من إلكتروناتها. والنتيجة هي أن نسبة صغيرة من كتلة الأيونوسفير تتكون من إلكترونات وأيونات موجبة الشحنة، بينما تبقى بقية جزيئات الهواء محايدة. تختلف النسبة الدقيقة للجزيئات المتأينة إلى المحايدة اعتمادًا على عوامل مثل الارتفاع وخط العرض.

وتؤثر هذه النسبة على السرعة التي تنتشر بها موجات الراديو المنبعثة من أقمار الملاحة العالمية في طبقة الأيونوسفير. التغييرات في النسبة لها تأثيرات مختلفة على ترددات الراديو المختلفة. ويوضح ياسيوكيفيتش أن هذا يسمح للباحثين بقياس معدل التأين في الوقت الفعلي من خلال مقارنة سرعات موجات الراديو بترددين مختلفين.

لقد تم استخدام هذه البيانات لعقود من الزمن لإظهار كيف تسير الأحداث زلزال تجارب الأسلحة النووية تحت الأرض تؤثر على الغلاف الأيوني. يمكن لهذه الاضطرابات الطبيعية والتي من صنع الإنسان تحييد تأثيرات الإشعاع الشمسي مؤقتًا عن طريق إعادة دمج الإلكترونات والأيونات في جزيئات محايدة.

تحييد الهواء

قام الفريق بفحص البيانات المتاحة للجمهور من أكثر من 2500 محطة أرضية في أمريكا الشمالية ومنطقة البحر الكاريبي تستقبل إشارات الملاحة عبر الأقمار الصناعية. ووجدوا أن انفجارات المركبة الفضائية أنتجت موجات صادمة تنتقل بسرعة تفوق سرعة الصوت، محولة الغلاف الأيوني إلى جو محايد - "ثقب" - لمدة ساعة تقريبًا عبر منطقة من شبه جزيرة يوكاتان في المكسيك إلى جنوب شرق الولايات المتحدة. ويوضح ياسيوكيفيتش أن عادم الصواريخ يمكن أن يؤدي إلى تفاعلات كيميائية تخلق ثقوبًا مؤقتة في الغلاف الأيوني حتى في حالة عدم حدوث انفجار، ولكن في هذه الحالة كان لموجات الصدمة نفسها التأثير الأكبر بكثير.

يقول كوسوكي هيكي، عالِم الجيوفيزياء بجامعة هوكايدو في سابورو باليابان، والذي عمل كمراجع مفتوح لهذه الورقة البحثية: "لقد أعجبتني دراسة الحالة هذه". ومع ذلك، فهو يعتقد أن التأثيرات الكيميائية للحريق الكبير كانت السبب الرئيسي للثقب.

لم تكن الحفرة كبيرة تمامًا مثل تلك التي من خلال ذلك ثوران بركان في تونجا أوائل عام 2022 يقول هيكي، لكنه تجاوز الذي سببه تأثير نيزك تاريخي بالقرب من تشيليابينسك، روسيا ، حدث في عام 2013 – وهو الأكبر منذ قرن.

لا يمكن أن تؤثر اضطرابات الغلاف الأيوني على الملاحة عبر الأقمار الصناعية فحسب، بل على الاتصالات أيضًا علم الفلك الراديوي يؤثر. ومع زيادة ترددات الإطلاق، قد تصبح هذه التأثيرات مشكلة أكبر.