Att korrigera 50 år gamla fel i matematiken som används för att förstå hur elektromagnetiska vågor sprider elektroner som är fångade i jordens magnetfält kommer att leda till bättre skydd för teknik i rymden.
"Upptäckten av dessa fel kommer att hjälpa forskare att förbättra sina modeller av artificiella strålningsbälten som produceras av kärnkraftsexplosioner på hög höjd och hur en sådan händelse skulle påverka vår rymdteknologi", säger Greg Cunningham, en rymdforskare vid Los Alamos National Laboratory. "Detta gör att vi kan göra bättre förutsägelser om vad det här hotet kan vara och effektiviteten av strategier för sanering av strålningsbälte."
Heliofysikmodeller är viktiga verktyg som forskare använder för att förstå fenomen runt jorden, till exempel hur elektroner kan fastna i den nära jordens rymdmiljö och skada elektronik på rymdtillgångar, eller hur jordens magnetfält skyddar oss från både kosmiska strålar och partiklar i solen. vind.
Cunningham är särskilt intresserad av att studera Van Allens strålningsbälten eftersom de ger en naturlig analog till artificiella strålningsbälten som kan inträffa efter en kärnvapenexplosion på hög höjd.
"I ett artificiellt strålningsbälte kan elektroner som produceras av en kärnexplosion fastna i jordens magnetfält på samma sätt som naturligt förekommande strålningsbälten," sa Cunningham. "När dessa elektroner fastnar i det inre strålningsbältet under många år kan de förstöra befintliga satelliter och göra det omöjligt att distribuera nya."
Forskare inom heliofysikgemenskapen har länge använt kvasilinjär teori, som förklarar plasmaturbulens, för att förstå partikelspridning. Simuleringsmodeller baserade på teorin spelar en viktig roll för att förstå hur man skyddar rymdteknik.
Men genom sin forskning försökte Cunningham härleda om artiklar baserade på kvasilinjär teori och upptäckte fel i den långvariga ekvation som används i rymdfysikgemenskapen.
"I vissa typer av modeller kan det här felet verkligen påverka svaret du får; du kan få storleksskillnader i spridningshastigheterna," sa Cunningham. "Nu kan forskare som har skrivit uppsatser under de senaste 20 eller 30 åren gå tillbaka och ta en titt och se om detta påverkar deras arbete eller inte."
"Felet förblev oupptäckt så länge bara för att forskarvärlden inte trodde att de ursprungliga författarna, som är mycket citerade forskare inom området, kunde ha gjort det här misstaget", tillade han.
Cunninghams artikel som beskriver felen publicerades nyligen i Journal of Geophysical Research:Space Physics .
Mer information: Gregory S. Cunningham, Resolution of a Few Problems in the Application of Quasilinear Theory to Calculating Diffusion Coefficients in Heliophysics, Journal of Geophysical Research:Space Physics (2023). DOI:10.1029/2023JA031703
Tillhandahålls av Los Alamos National Laboratory
