高能“相对论”电子——所谓的“杀手”电子——是卫星辐射损伤的主要来源,因此了解它们的活动模式至关重要。来自太阳的带电粒子和磁场的爆发可以撕开地球的磁场,引起地磁风暴。在这些事件中,外辐射带中的杀手电子数量可能会增加几个数量级,并成为严重的太空天气危害。

科学家报告了极端太空天气的基准

BAS的NigelMeredith博士领导了一个国际团队,他们分析了美国GPS卫星20年的数据,以确定10年1次、50年1次和100年1次事件级别。100年一遇事件是指平均每100年就会出现一次或超过一次的规模事件。他们的发现发表在《太空天气》杂志上。

卫星运营商、制造商、保险公司和政府需要做好准备并减轻这些电子带来的风险。社会越来越依赖卫星的各种应用,包括通信、导航、地球观测和国防。

截至2022年4月,地球轨道上有5,465颗运行中的卫星,其中大多数卫星至少在部分轨道上暴露于高能电子。2021年,全球太空经济整体创造了3860亿美元的收入,比上一年增长了4%。

太空天气科学家兼该研究的主要作者NigelMeredith博士说:“这项研究报告的100年事件水平对工业界和政府很重要。它们可以作为基准来比较其他极端太空天气事件并评估极端事件的潜在影响。”

这些发现对卫星行业至关重要,因为工程师和运营商需要对GPS轨道中遇到的最大电子通量进行实际估计,以准备应对这些极端事件的影响并提高未来卫星的弹性。这些发现对于卫星保险公司至关重要,可以帮助他们确保卫星运营商尽其所能降低风险并评估现实的灾难情景

10年1次和100年1次事件之间的差异取决于电子的能量和与地球的距离。这些差异在离地球最远的最高能量处最大,对于距离地球表面超过35,000公里的一些最高电子能量,差异在3到10之间变化。如此大幅度的增加可能会给在该地区运行的卫星带来显着的额外风险。

就像我们星球上的天气一样,太空天气在几分钟、几天、季节和11年的太阳活动周期内变化很大。研究人员发现,这些杀手电子事件中的大多数发生在太阳活动周期的衰退阶段——在他们研究的20年期间出现过两次——但最大的事件发生在其他地方,这表明极端事件随时可能发生。

来自BAS的FRS教授RichardHorne和该研究的合著者说:“太空部门是我们关键国家基础设施的一部分。这项研究将帮助我们评估卫星对恶劣太空天气事件的恢复能力。”

2011年,英国国家民事紧急情况风险登记册中增加了恶劣的太空天气。太空天气对卫星的影响范围从服务的瞬间中断到功能完全丧失。2003年一场大风暴导致47颗卫星出现异常,超过10颗停止运行超过一天,一颗完全失效。