Marie Leroy Il y a as well as de 150 ans, le Soleil a bombardé la Terre d’un énorme nuage de particules chargées chaudes., une tempête magnétique comme celle-ci pourrait se reproduire à tout instant,: elle pourrait endommager ou provoquer des pannes dans les réseaux téléphoniques sans fil, les systèmes GPS, les réseaux électriques. alimenter des équipements médicaux vitaux et moreover encore.
Les satellites orientés vers le soleil surveillent la lumière ultraviolette (UV) du Soleil pour nous avertir à l’avance des tempêtes solaires, à la fois importantes qui pourraient provoquer un événement semblable à celui de Carrington ainsi que des perturbations in addition petites et as well as courantes qui peuvent temporairement perturber les communications. Un élément clé de l’équipement utilisé dans ces détecteurs est un minuscule filtre métallique qui bloque tout sauf le sign UV que les chercheurs doivent voir.
Mais depuis des décennies, il y a eu un problème majeur : en l’espace d’un an ou deux. «s’obscurcissant» et obligeant les astronomes à lancer des missions de recalibrage annuelles coûteuses. Ces missions regular à envoyer un instrument fraîchement calibré dans l’espace pour faire ses propres observations indépendantes de la lumière du soleil à des fins de comparaison.
dont la resource est des contaminants sur le vaisseau spatial, qui bloquait la lumière UV entrante. Maintenant, les scientifiques du NIST et les collaborateurs du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) à Boulder, Colorado, ont trouvé la première preuve indiquant que la carbonisation n’est pas le problème, et que ce doit être autre chose, comme un autre passager clandestin possible de la Terre. Les chercheurs décrivent aujourd’hui leurs travaux en physique solaire.
«À ma connaissance, c’est le premier argument quantitatif vraiment solide contre la carbonisation comme induce de la dégradation du filtre», a déclaré le physicien du NIST Charles Tarrio.
À quoi servent-ils? Absolument tout
La plupart de la lumière produite par le Soleil est noticeable et comprend l’arc-en-ciel de couleurs allant du rouge (avec une longueur d’onde d’environ 750 nanomètres) au violet (avec une longueur d’onde d’environ 400 nm). Mais le Soleil produit également de la lumière avec des longueurs d’onde trop longues ou trop courtes pour que l’œil humain puisse la voir. L’une de ces plages est l’ultraviolet extrême (EUV), qui s’étend de 100 nm à seulement 10 nm.
Seulement environ un dixième de pour cent de la lumière du soleil se trouve dans la gamme EUV. Ce petit signal EUV est extrêmement utile car il augmente en tandem avec les éruptions solaires. Ces éruptions à la surface area du Soleil peuvent provoquer des changements dans la haute atmosphère terrestre qui perturbent les communications ou interférent avec les lectures GPS, ce qui fait que votre téléphone pense soudainement que vous êtes à 10 mètres de votre emplacement réel.
Les satellites qui mesurent les signaux EUV aident les scientifiques à surveiller ces éruptions solaires. Mais les signaux EUV donnent également aux scientifiques un avertissement d’heures voire de jours avant des phénomènes in addition destructeurs tels que les éjections de masse coronale (CME), le phénomène responsable de l’événement de Carrington. Les futurs CME pourraient surcharger nos lignes électriques ou augmenter l’exposition aux rayonnements des équipages des compagnies aériennes et des passagers voyageant dans certains endroits.
Et de nos jours, les satellites font plus que simplement nous donner des avertissements, a déclaré Frank Eparvier, chercheur principal au LASP, collaborateur des travaux en cours.
«Au cours des dernières décennies. a déclaré Eparvier. “Connaître en temps réel la variation de l’EUV solaire permet d’exécuter des modèles informatiques de l’atmosphère, qui peuvent ensuite produire des corrections pour les unités GPS afin de minimiser les impacts de cette variabilité.”
Le mystère des filtres nuageux
Deux métaux sont particulièrement utiles pour filtrer les quantités massives de lumière obvious pour laisser passer ce petit mais essential sign EUV. Les filtres en aluminium transmettent la lumière EUV entre 17 nm et 80 nm. Les filtres en zirconium transmettent la lumière EUV entre 6 nm et 20 nm.
Alors que ces filtres commencent leur vie en transmettant beaucoup de lumière EUV dans leurs gammes respectives, les filtres en aluminium, en particulier. Un filtre peut commencer par laisser passer 50% de la lumière EUV 30 nm jusqu’au détecteur. Mais en l’espace d’un an seulement, il ne transmet que 25% de cette lumière. En cinq ans, ce nombre est tombé à 10%.
“C’est un problème important”, a déclaré Tarrio. Moins de lumière transmise signifie moins de données disponibles – un peu comme essayer de lire dans une pièce faiblement éclairée avec des lunettes de soleil sombres.
Les scientifiques savent depuis longtemps que les dépôts de carbone peuvent s’accumuler sur les devices lorsqu’ils sont soumis à la lumière UV. Les sources de carbone sur les satellites peuvent être tout, des empreintes digitales aux matériaux utilisés dans la development de l’engin spatial lui-même. Dans le cas des filtres UV mystérieusement nuageux, les chercheurs ont pensé que du carbone aurait pu s’y déposer, absorbant la lumière EUV qui aurait autrement été traversée.
Cependant, depuis les années 1980, les astronomes ont soigneusement conçu les engins spatiaux pour qu’ils soient aussi exempts de carbone que possible. Et ce travail les a aidés à résoudre d’autres problèmes de carbonisation. Mais cela n’a pas aidé avec le problème du filtre EUV en aluminium. Néanmoins, la communauté soupçonnait toujours que la carbonisation était au moins partiellement responsable de la dégradation.
Créez votre propre météo spatiale
Pour tester cela dans un environnement contrôlé, les chercheurs et collaborateurs du NIST ont utilisé une device qui leur permet de créer leur propre météorologie spatiale.
L’instrument est le Synchrotron Ultraviolet Radiation Facility (SURF) du NIST, un accélérateur de particules de la taille d’une pièce qui utilise de puissants aimants pour déplacer les électrons dans un cercle. Le mouvement génère de la lumière EUV, qui peut être détournée through des miroirs spécialisés vers des cibles d’impact – dans ce cas, les filtres satellites en aluminium et en zirconium.
Chaque filtre mesurait 6 millimètres sur 18 mm, in addition petit qu’un timbre-poste, et seulement 250 nm d’épaisseur. Les filtres d’échantillons étaient en fait légèrement as well as épais que les vrais filtres satellites, avec d’autres petits changements conçus pour empêcher le faisceau SURF de brûler littéralement des trous dans les métaux. Au cours d’une analyse, l’arrière de chaque filtre a été exposé à une source contrôlée de carbone.
Pour accélérer le processus de examination, l’équipe a dynamité les filtres avec l’équivalent de cinq ans de météorologie spatiale en à peine une heure ou deux. Soit dit en passant, obtenir ce style de puissance de faisceau n’était pas une sueur pour SURF.
“Nous réduisons SURF à environ un demi pour cent de sa puissance normale afin d’exposer les filtres à une quantité raisonnable de lumière”, a déclaré Tarrio. “Les satellites sont à 92 thousands and thousands de kilomètres du Soleil, et le Soleil ne produit pas énormément d’EUV pour commencer.”
Enfin.
que ce soit pour l’aluminium ou le zirconium. En fait, la différence de transmission n’était qu’une portion de pour cent, pas assez pour expliquer le style de nébulosité qui se produit dans les satellites spatiaux réels.
«Nous recherchions une diminution de 30% de la transmission», a déclaré Tarrio. “Et nous ne l’avons tout simplement pas vu.”
Comme test supplémentaire, les scientifiques ont donné aux filtres des doses de lumière encore furthermore importantes – l’équivalent de 50 ans de rayonnement ultraviolet. Et même cela n’a pas produit beaucoup de problème de transmission de la lumière, ne faisant croître que 3 nm de carbone sur les filtres – 10 fois moins que ce que les chercheurs auraient prévu si le carbone était responsable.
Donc, si ce n’est pas du carbone..
Le vrai coupable n’a pas encore été identifié, mais les chercheurs ont déjà un autre suspect en tête : l’eau.
Comme la plupart des métaux. qui se forme lorsque l’aluminium se lie à l’oxygène. Tout, de la feuille d’aluminium aux canettes de soda, a cette couche d’oxyde.
Dans le mécanisme proposé, la lumière EUV tirerait des atomes d’aluminium hors du filtre et les déposerait à l’extérieur du filtre, qui a déjà cette great couche d’oxyde. Les atomes exposés réagiraient alors avec l’oxygène de l’eau de la Terre qui a fait un tour sur le vaisseau spatial. Ensemble, l’aluminium et l’eau exposés réagiraient pour former une couche d’oxyde beaucoup plus épaisse, qui pourrait théoriquement absorber la lumière.
D’autres expériences SURF prévues as well as tard cette année devraient répondre à la issue de savoir si le problème est vraiment l’eau ou autre chose. “Ce serait la première fois que les gens se penchent sur le dépôt d’oxyde d’aluminium dans ce contexte”, a déclaré Tarrio. “Nous considérons cela comme une possibilité sérieuse.”
