Cientistas russos estão se preparando para influenciar a ionosfera com radiação poderosa e causar as luzes polares

De acordo com o Ministério da Educação e Ciência da Rússia, o projeto do estande de aquecimento, que está planejado para ser construído perto da cidade de Angarsk, recebeu recentemente uma conclusão positiva da revisão de especialistas estaduais. Afirma-se que o estande, como parte do NKG RAS, se tornará uma instalação científica russa única em latitudes médias para experimentos controlados sobre modificação da ionosfera.

— Roman Valerievich, conte-nos como será a instalação e por que é necessário modificar a ionosfera com sua ajuda?

– Em um campo do tamanho de dois campos de futebol, planejamos instalar 200 suportes de concreto armado com 40 metros de altura. Em seus topos, colocaremos 200 antenas especiais que poderão enviar um feixe estreito de ondas curtas de rádio para cima. A potência efetiva do feixe comprimido atingirá de 500 a 1.500 MW. Absorvido nas altas camadas da ionosfera terrestre, o feixe causará aquecimento e perturbação. Tudo isso será registrado por dispositivos terrestres.

Agora, por que essa modificação é necessária? Deixe-me lembrá-lo de que a ionosfera é a camada superior da atmosfera que afeta a propagação das ondas de rádio e, em última análise, determina para nós, terráqueos, a capacidade de organizar a comunicação por rádio e o radar – quer utilizemos meios terrestres, dispositivos de satélite, ondas curtas ou outros tipos de equipamentos. Naturalmente, se a ionosfera nos ajuda a manter a comunicação uns com os outros, seus vários estados também podem piorar essa comunicação, certo? Portanto, experimentos sobre a modificação da ionosfera nos permitirão entender como as condições da comunicação por rádio serão interrompidas em diversas condições. Ou seja, estamos montando um experimento controlado, modificando, alterando a ionosfera para estudar todos os seus estados.

— O que causa modificações da ionosfera na natureza?

– A ionosfera é mais influenciada pelo exterior, pelo espaço que circunda a Terra. E a influência mais forte vem da estrela mais próxima de nós – o Sol.

- Como?

– Em primeiro lugar, o Sol despeja um fluxo de energia inimaginável sobre nós, na Terra – um quilowatt e meio por metro, graças ao qual, a rigor, a vida é possível em nosso planeta. No entanto, além desse fluxo poderoso, existe, digamos, um fluxo um pouco mais fraco, porém mais variável, de raios X ultravioletas fortes e plasma solar, que também flui do Sol e muda de acordo com erupções e outros processos nele. Todos esses fenômenos afetam significativamente as camadas superiores da atmosfera, alterando suas propriedades. No nosso caso, o suporte de aquecimento é necessário para reproduzir a influência de tais fenômenos na atmosfera superior a partir da Terra, e em condições quase controladas.

– O que mais além do Sol pode influenciar a ionosfera?

A própria atmosfera inferior pode influenciar. Afinal, ela própria é a mesma camada não estacionária, que é periodicamente perturbada por mudanças climáticas, ciclones e frentes atmosféricas. Tudo isso gera processos de ondas na atmosfera, que transferem a energia dessas perturbações da atmosfera inferior para a atmosfera superior, incluindo a ionosfera.

– Usinas de energia terrestre, transporte e aviões podem influenciar a ionosfera?

— Claro que tudo isso tem um efeito, mas em menor grau. Comparado ao poder dos fenômenos naturais, sua influência é quase insignificante.

– O feixe que você vai enviar da Terra para a ionosfera terá um efeito maior?

Há a seguinte peculiaridade: a densidade de fluxo da instalação de aquecimento será muito alta, mas estará concentrada em uma área muito pequena do espaço – uma área de 10 a 100 quilômetros quadrados. Em outras palavras, a influência da instalação de aquecimento será muito local; no contexto dos processos naturais, será simplesmente insignificante. Mas esta "sonda" será suficiente para modelarmos o que acontece com a ionosfera durante os efeitos solares e como eles afetam as comunicações. As consequências em si são, obviamente, conhecidas, mas o processo em si e se e como ele pode ser influenciado não são totalmente conhecidos.

– Listar os efeitos negativos mais comuns das alterações na ionosfera na vida dos habitantes da Terra.

— Comecemos pelo século passado, quando ainda não tínhamos comunicações via satélite. A humanidade utilizava apenas comunicações de rádio de ondas curtas para conectar dois assinantes distantes. A onda de rádio emitida por um assinante subia e, refletindo na ionosfera, descia – e isso acontecia várias vezes até atingir grandes distâncias de milhares de quilômetros. Se a ionosfera, por exemplo, mudasse suas características devido a uma erupção solar, essa comunicação de ondas curtas poderia ser interrompida.

Agora temos satélites para transmitir informações usando ondas de rádio. Cabos de fibra óptica são estendidos ao redor do globo para transmitir informações. O impacto das erupções solares nesses cabos é minimizado, mas os satélites ainda estão sujeitos a fortes flutuações na densidade da atmosfera superior e da ionosfera, que os desaceleram, reduzindo sua vida útil e distorcendo os canais de comunicação. Estamos estudando como isso acontece, se é possível, de alguma forma, influenciar o plasma da ionosfera para alterá-lo.

Mas, além de tudo isso, também estudaremos alguns aspectos mais fundamentais. Por exemplo, o processo de transferência de energia da ionosfera para a atmosfera neutra e vice-versa, quais as consequências desse aquecimento e como a composição química da atmosfera superior o afetará. Tomemos, por exemplo, o problema amplamente discutido do aquecimento da atmosfera devido ao acúmulo de dióxido de carbono. Ainda não se sabe ao certo se os humanos influenciam a mudança na composição dos gases ou se o próprio planeta a faz. Mas, ainda assim, este fato está presente: a composição química da nossa atmosfera está mudando. O que isso resultará no futuro?

– Há alguma previsão sobre esse assunto?

O acúmulo de CO2 já está alterando a atmosfera superior, e constatou-se que ela está ficando mais fria. Isso se deve à propriedade do dióxido de carbono de converter energia térmica em radiação infravermelha, que, nas camadas muito menos densas da atmosfera superior (em comparação com a inferior), é liberada para o espaço. Ao estudar as características dos processos físicos e químicos da atmosfera superior, inclusive com o auxílio de um suporte de aquecimento, podemos entender como esse processo ocorrerá no futuro.

– Como sua instalação se diferencia de instalações semelhantes existentes na região de Nizhny Novgorod, do estande americano HAARP?

Atualmente, a humanidade possui três instalações semelhantes em todo o mundo. Uma fica no Alasca (o mesmo HAARP – Programa de Pesquisa Auroral Ativa de Alta Frequência), outra na Europa e outra na região de Nizhny Novgorod, na Rússia. As estrangeiras estão equipadas com o conjunto mais completo de equipamentos de diagnóstico, a nossa não tem uma gama tão ampla. Mas o estande que estamos criando dentro da estrutura do RAS NGC superará todos os análogos existentes. O diretor científico do ISTP SB RAS, acadêmico do RAS Geliy Aleksandrovich Zherebtsov, propôs, na década de 2010, uma modernização significativa da base de hardware para o estudo da física solar-terrestre na Rússia – o RAS NGC. Concretizando essa ideia, estamos agora criando um complexo para observar o Sol, a atmosfera superior e a ionosfera usando um telescópio solar, radar, radioheliógrafo e um conjunto de pequenos instrumentos geofísicos. Quanto ao próprio suporte de aquecimento, observaremos a área de impacto na ionosfera utilizando o mais completo conjunto de instrumentos ópticos e radiofísicos. Ao mesmo tempo, estarão em funcionamento um lidar, estudando a termosfera, um radar de dispersão incoerente e outros dispositivos que diagnosticam as características da ionosfera, da atmosfera neutra e do campo geomagnético. Todas essas informações e experimentos de observação simultânea e impacto na ionosfera serão coordenados por um único centro de coleta e processamento de informações, que também será construído no âmbito deste projeto. Bem, e a apoteose de toda essa ação será a soma dos resultados obtidos, sua coordenação em um supercomputador com a subsequente modelagem de processos futuros na atmosfera superior.

– O que você gostaria de alcançar no final?

Avaliar a possibilidade de alterar artificialmente os parâmetros físicos da atmosfera superior: densidade, temperatura, dinâmica e propriedades do plasma ionosférico. Do ponto de vista prático, seria útil compreender como o balanço energético físico e químico da atmosfera superior pode mudar e o impacto desse processo nas condições de propagação das ondas de rádio ou estimativas mais precisas da frenagem de satélites artificiais da Terra em órbita baixa.

– Mas não é possível controlar processos naturais usando tais instalações?

— Como já mencionei, a área de influência é muito pequena para ter um impacto significativo na atmosfera superior e na ionosfera. O máximo com que podemos contar é a geração de emissão de rádio artificial e brilho óptico de intensidade não muito alta, a geração de processos de ondas fracas na ionosfera e pequenas variações no campo geomagnético. Além disso, esses fenômenos enfraquecerão muito rapidamente em relação às variações naturais do ambiente à medida que se afastam da área de influência. Atualmente, há informações de que a operação de estações de aquecimento aciona mecanismos de gatilho para o desenvolvimento de subtempestades e a precipitação de partículas da magnetosfera. Seria muito interessante repetir tais estudos.

- Uma subtempestade é...

— São fortes variações locais no campo geomagnético que ocorrem durante uma tempestade magnética global, acompanhadas de precipitação de partículas e auroras polares.

— Você vai me convidar para os primeiros testes do estande?

- Claro, mas acho que elas não ocorrerão antes de 2030.