Как исправление ошибки в физике космоса повысило защиту спутников от радиации

Космос — это не только бесконечный простор для исследований, но и среда, полная опасностей для человека и его техники. Одной из таких опасностей являются радиационные пояса Ван Аллена — области околоземного пространства, где электроны и другие заряженные частицы захвачены магнитным полем Земли. Эти частицы могут повреждать электронику на спутниках, станциях и кораблях, а также представлять угрозу для здоровья космонавтов.

Для того, чтобы защитить космическую технику от радиационных поясов, ученым нужно понимать, как частицы взаимодействуют с электромагнитными волнами, которые возникают в космосе. Эти волны могут рассеивать частицы, то есть изменять их скорость и направление движения. Рассеяние может как усиливать, так и ослаблять радиационные пояса, в зависимости от типа волн и частиц.

Для описания рассеяния частиц ученые используют математическую теорию, называемую квазилинейной теорией. Эта теория объясняет, как волны и частицы образуют турбулентность в плазме — состоянии вещества, в котором атомы ионизированы. Квазилинейная теория была разработана в 1960-х годах и с тех пор широко применяется в гелиофизике — науке о физических процессах в Солнечной системе.

Однако недавно выяснилось, что в этой теории есть ошибки, которые были допущены еще в самом начале ее создания. Об этом сообщил Грег Каннингем, ученый изучающий космос из Национальной лаборатории Лос-Аламос, в своей статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics. Каннингем попытался перевести на другой язык статьи, основанные на квазилинейной теории, и обнаружил, что в них есть неправильные формулы и некорректные выводы.

«В определенных типах моделей эта ошибка может сильно повлиять на ответ, который вы получаете; вы можете получить разницу в порядках величины в скоростях рассеяния», — сказал Каннингем. Это означает, что ученые могли неверно оценивать, как быстро и как сильно радиационные пояса меняются под воздействием волн.

Почему эта ошибка осталась незамеченной так долго? По словам Каннингема, причина в том, что научное сообщество доверяло оригинальным авторам теории, которые являются высоко цитируемыми исследователями в этой области. «Они не думали, что они могли допустить такую ошибку», — добавил он.