麻省理工学院研究发现，空间中的高能量电子可能是对某些卫星故障的责任。
你的有线电视吗？科学家怀疑的一个解释可能是天气 - 太空的天气，即。
麻省理工学院研究人员正在调查太空天气 - 如太阳能耀斑，地磁风暴和其他形式的电磁辐射 - 在地球静止卫星的影响，这提供了大部分世界获得有线电视，互联网服务和全球通信的机会。
地球同步卫星以与地球自转相同的速度运行，在其一生中基本上都在相同的位置上运行。这些卫星的设计寿命可达15年，在此期间它们可能会受到带电粒子的轰击。大多数卫星都用防护屏蔽层覆盖敏感的电子设备，但随着时间的推移，辐射会穿透并降低卫星的部件和性能。
麻省理工学院航空航天系的研究生惠特尼·洛梅尔说:“如果我们能够了解环境是如何影响这些卫星的，并且我们能够设计改进卫星，使其更能承受，那么不仅在成本上，而且在效率上都将是非常有益的。”
Lohmeyer正在与航空航天助理教授的Kerri Cahoy合作，了解敏感部件在太空中的天气条件以及天气如何促成失败。
在发表在日志空间天气的论文中，该团队在八个地球静止卫星的26个故障时分析了空间天气条件超过16年的运作。研究人员发现，在太阳循环阶段下降期间，大多数故障发生在高能电子活动期间。这种粒子助焊剂是科学家的理论，可能已经在卫星上积累了随着时间的推移，创造了内部充电，这些充电损坏了它们的放大器 - 负责加强和将信号转回地球的关键部件。
Lohmeyer表示，不仅适用于目前的舰队，还需要更好地了解天气天气对卫星的影响，也需要用于下一代通信卫星。
“用户开始需要更多功能”Lohmeyer Notes。“他们希望启动视频流数据，他们希望以更高的数据速率更快地通信。因此，设计正在发生变化 - 以及对不习惯存在的天气和辐射的敏感性，但现在正在成为一个问题。“
空间天气断开
如今，工程师们在设计卫星时考虑到空间天气，使用辐射模型来预测卫星在其生命周期中可能暴露在多少辐射中。卡霍伊指出，卫星的辐射暴露可能取决于其轨道。例如，有些轨道比其他轨道更危险;工程师选择能够在这样的环境中生存和运行的组件。
“但是空间天气比模型预测更加动态，并且有许多不同的方式，带电粒子可以在卫星电子设备上造成严重破坏，”加上了。“关于卫星的努力部分是，当出现问题时，您不会让它回头做分析并弄清楚发生了什么。”
Lohmeyer指出，卫星工程师和空间天气预报员之间存在“脱节”，这使问题更加复杂。
Lohmeyer说:“空间天气社区为公司提供预报机制，帮助他们更好地操作他们的卫星，他们可能会说，‘现在空间天气活动非常高，我们正在发出警告。’”“但工程师和操作人员并不真正理解这意味着什么。”
她说，Lohmeyer的主要目标是弥合空间天气社区与卫星工程师之间的差距。
阅读空间预报
为了更好地了解空间天气对卫星设备的影响，Cahoy和Lohmeyer与总部位于伦敦的电信公司Inmarsat合作。研究人员分析了该公司八颗卫星超过66.5万小时的遥测数据，包括来自卫星固态放大器的温度和电流测量数据。根据这些数据，研究人员分析了与1996年至2012年的26个异常相符的科学空间天气数据，其中大多数被认为是“硬故障”——不可恢复的故障，可能导致航天器暂时关闭。
该团队记录了每次故障的日期和时间，然后利用多个空间气象卫星的观测数据分析了导致每次故障的天气条件。这些观测包括太阳耀斑活动和地磁风暴。
具体地，研究人员分析了KP指数，测量了几磁体活性的测量，其沿零到九个尺度表示。卫星工程师将KP指数纳入辐射模型，以预测特定航天器轨道的空间条件。然而，正如团队发现的那样，大多数放大器故障发生在低地磁活动期间，KP指数为三个或多次 - 工程师通常考虑安全的测量。该发现表明KP指数可能不是辐射曝光最可靠的度量。
相反，卡霍伊和洛梅尔发现，许多放大器在高能电子活动期间发生故障，这种现象发生在太阳活动周期，即太阳活动在11年周期内波动。高能电子的通量在太阳周期的衰退期是最高的——在这一时期大多数放大器发生故障。
Lohmeyer说，随着时间的推移，这种高能电子活动可能会穿透和积聚在卫星内部，导致内部充电损坏放大器和其他电子产品。虽然大多数卫星携带备用放大器，但她指出，通过扩展任务，这些放大器也可能失败。
“一旦你进入15年的使命，你可能会用完冗余放大器，”Lohmeyer说。“如果公司在卫星上投入超过2亿美元，则需要能够确保它适用于这段时间。我们真的需要提高我们的量化和理解空间环境的方法，因此我们可以更好地改善设计。“
在科罗拉多大学的天体物理和行星科学教授上没有参与该研究的丹尼尔·贝克（Daniel Baker）说，在设计空间的卫星中，工程师“试图在适当的设计之间进行合理的平衡，以防止空间环境因素和过度设计是非常昂贵的和反驳。“
他补充说，现实情况是，“因为太空是一个严酷的地方”，可能总是会有一些操作问题。
也就是说，麻省理工学院团队的调查结果将帮助工程师设计更强大的卫星系统和组件，以改善我们所有依赖空间系统的人，“贝克说。
这项研究得到了国际海事卫星组织和美国国家科学基金会的支持。
有关更多信息访问www.mit.edu.．
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