Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) продемонстрировало, что атмосфера Земли может быть мощным датчиком для обнаружения и моделирования событий как на нашей планете, так и в космосе с исключительной точностью.
Как сообщил Майкл «Орбита» Наяк, руководитель программы «Атмосфера как сенсор» агентства DARPA, новые возможности сенсоров позволят отслеживать энергию с момента ее возникновения в виде мелких возмущений размером в метр до распространения на большие расстояния и, возможно, по всему миру.
Программа DARPA AtmoSense, стартовавшая в 2020 году, ставила перед собой задачу понять движение энергии между земной поверхностью и ионосферой и исследовать возможность её использования как датственной системы.
Программа за последние годы улучшила способность обнаруживать и моделировать энергетические волны — как акустические, так и электромагнитные — проникающие через земную атмосферу. Это открывает возможности для новых научных применений и задач национальной безопасности.
Агентство обнародует свои результаты в течение ближайших недель на семинаре, состоящемся в конце месяца в Дейтона-Бич, штат Флорида. Там DARPA и исследователи представят главные успехи программы специалистам из оборонной и научной сфер.
С первых шагов работы над программой AtmoSense её создатели стремились выяснить, могут ли атмосферные волны помочь понять важные события на Земле: откуда происходит событие и насколько оно велико.
«Перед началом работы моделью акустических волн с высокой точностью от поверхности до космоса невозможно было заниматься, но теперь это реализовано. — сказал Наяк в своем недавнем заявлении. По словам Наяка и его команды, благодаря разработке моделей, охватывающих шесть порядков по масштабу, удалось продемонстрировать, как энергия начинается с небольших возмущений на земле, распространяясь в конечном итоге через атмосферу. Такие события остаются заметными на расстоянии до тысяч километров от места возникновения.
«В прошлом ионосферу считали недоступной для изучения, однако компания AtmoSense добилась важных научных открытий, преодолев преграды, казавшиеся ранее непреодолимыми. «, — говорит Наяк.
Инструменты с открытым исходным кодом, созданные в рамках программы, дают исследователям возможность моделировать сложные процессы поведения атмосферных энергетических волн в трёхмерном пространстве. Такая функция может позволить обнаруживать нелегальные подземные взрывы, происходящие во время секретных испытаний оружия или других тайных операций, на расстоянии, используя лишь атмосферные сигналы.
Проверка с помощью контролируемых детонаций
Программа AtmoSense прошла два этапа: сначала моделирование крупных земных явлений, таких как землетрясения и вулканические извержения. С прошлого года второй этап включает полевые испытания в Нью-Мексико, где были проведены шесть контролируемых взрывов — четыре по 1 тонне и два по 10 тонн.
Во время наблюдения за взрывами учёные могли проверить свои прогнозные модели, которые оказались точными согласно данным наземных и воздушных измерительных приборов.
Программа AtmoSense не только предоставила новое понимание динамики верхних слоев атмосферы и потенциал для отслеживания крупных событий на Земле, но и демонстрирует ключевые достижения, важные для суперкомпьютерных вычислений и моделирования сложных систем.
Возможности, о которых говорит Наяк, могут быть полезны для моделирования гиперзвуковых полётов, моделирования динамики жидкостей и других сложных научных задач, где необходимы сложные вычислительные модели.
Новое открытие: отслеживание небесных тел при входе в земную атмосферу.
Программа AtmoSense с момента создания в 2020 году сделала несколько неожиданных открытий. Одним из самых удивительных стало наблюдение, сделанное после одного из испытательных взрывов в Нью-Мексико: члены исследовательской группы заявили о значительном снижении содержания электронов в атмосфере.
Команда обнаружила связь между странной потерей электронов и полетами ракеты SpaceX Falcon 9. Во время одного из полетов, произошедшего почти одновременно с испытаниями, был зафиксирован вход ракеты в атмосферу. В ходе последующих анализов, проведенных во время новых полетов Falcon 9, было выявлено снижение содержания электронов каждый раз при входе в атмосферу. Это открывает новый способ обнаружения объектов во время их входа в земную атмосферу.
Исследователи обнаружили резкое снижение количества электронов в атмосфере после одного из испытательных взрывов. Установлено, что причиной этого нарушения послужил вход ракеты SpaceX Falcon 9 в атмосферу, совпавший с испытанием. Анализ нескольких подобных случаев показал повторяющуюся картину падения электронов при входе Falcon 9 в атмосферу, что позволило создать новый метод обнаружения объектов, проникающих в земную атмосферу.
В Агентстве по передовым исследовательским проектам обороны планируют увеличить возможности исследования новых территорий.
Программа AtmoSense показала возможность моделирования энергетических волн не только для выявления нарушений на поверхности, но и для отслеживания а tмосферной и космической активности, которая может быть важна для обеспечения безопасности страны.
Дальнейшее применение программы может доказать, что AtmoSense – не просто научный прорыв, а залог нового этапа глобальной разведки и стратегического понимания.
В обозримом будущем AtmoSense проявляет себя в аэрокосмических технологиях, физике и других науках, а также обладает возможностями для… Существуют и другие концепции расчетов, которые пока остаются вне нашего поля зрения. «, — сказал Наяк.