Przepis na wysokoenergetyczne elektrony
Elektrony przyspieszone w pasach radiacyjnych Van Allena mogą uszkodzić satelity orbitujące wokół Ziemi. Elektrony te są dostatecznie energetyczne, by przebić się przez powłokę zewnętrzną i osadzić w elektronice wewnątrz satelitów. Ich narastanie może zapoczątkować wyładowania prowadzące do wadliwego działania systemu. Celem finansowanego przez UE projektu MAARBLE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Monitoring, analyzing and assessing radiation belt loss and energization) było śledzenie nie tylko punktu wyjściowego przyspieszenia elektronów, ale także strat zaobserwowanych w okresach aktywności geomagnetycznej. Partnerzy projektu MAARBLE posłużyli się bogactwem danych zgromadzonych w ramach misji europejskich, a także pomiarami dokonanymi przez amerykański statek kosmiczny dotyczącymi wysokoenergetycznych elektronów uwięzionych w magnetosferze ziemskiej. Dane dotyczące pola magnetycznego uzyskane z magnetometrów naziemnych pomogły zdefiniować rodzaj fal wzbudzających elektrony. Zespół projektu MAARBLE zbadał dwa mechanizmy, za sprawą których elektrony można przyspieszać do szkodliwych poziomów energii. Jeden z mechanizmów opiera się na falach bardzo niskiej częstotliwości (ULF) o częstotliwościach do 1 Hz, a drugi na falach bardzo długich (VLF) o częstotliwościach do kilkuset kHz. Choć analiza danych była bardzo czasochłonna, warto było czekać na wyniki. Skompilowano bazę danych zawierającą właściwości fal ULF i VLF, a następnie udostępniono je społeczności naukowej za pośrednictwem archiwum Cluster Science Archive(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Naukowcy przeszukali bazę danych, aby stworzyć modele statystyczne aktywności fal dla różnych poziomów aktywności geomagnetycznej. Aby rozszyfrować przyczynową zależność między falami a dynamiką pasa radiacyjnego, pomiary elektronów energetycznych wprowadzono do narzędzi asymilacji danych. Z założenia asymilacja danych łączy w sobie pomiary in-situ z modelami, by dostarczać możliwie najlepsze dane szacunkowe o aktualnym stanie systemów złożonych i prognozy przyszłych warunków. Uzyskany w ten sposób "stan zasymilowany" jest bardziej zbliżony do danych lub do prognoz uzyskanych na podstawie modelu w zależności od ich niewiadomych. Zespół projektu MAARBLE włączył dane pochodzące z wielu satelitów do symulacji liczbowych i z powodzeniem przezwyciężył podstawowe ograniczenia modeli fizycznych. Oczekuje się, że wyniki projektu udoskonalą modele opisujące środowisko promieniowania, w którym pracują satelity. Lepsze zrozumienie czynników wspomagających produkcję elektronów wysokoenergetycznych pomoże dokonywać dokładniejszych prognoz dotyczących czasu, w którym satelity mogą spodziewać się niszczących efektów działania cząstek.
