استفاده از سیگنال های رادیویی خورشید برای کنترل ذوب شدن یخچال های قطبی

 

فرادید؛ خورشید منبع دلهره آور اختلال‌های الکترومغناطیسی را فراهم می‌کند - انرژی بی نظم و تصادفی ساطع شده از این گوی غول آسای گاز در طیف وسیعی از فرکانس‌های رادیویی به زمین می‌رسد.

اما محققان استنفورد به تازگی کشف کرده اند که ابزاری قدرتمند برای نظارت بر تغییرات یخ و قطب در زمین و منظومه شمسی وجود دارد.

به گزارش فرادید؛ در یک مطالعه جدید، تیمی از قطب شناسان و مهندسان برق نشان دادند که چگونه سیگنال‌های رادیویی که به طور طبیعی توسط خورشید ساطع می‌شوند، می‌توانند به یک سیستم رادار منفعل برای اندازه گیری عمق صفحات یخ تبدیل شوند و آن را با موفقیت در یخچال‌های طبیعی در گرینلند آزمایش کنند.

به گفته محققان، این روش که در مجله Geophysical Research Letters شرح داده شده است، می‌تواند منجر به ارزان‌تر شدن، کاهش انرژی و فراگیرتر شدن روش‌های جایگزین با روش‌های فعلیِ جمع آوری داده شود. این پیشرفت ممکن است بینشی طولانی مدت در مورد ذوب شدن یخ‌ها و یخچال‌های طبیعی، که از جمله دلایل اصلی افزایش سطح دریا است و جوامع ساحلی در جهان را تهدید می‌کند، ارائه دهد.

آسمانی پر از سیگنال

 

رادار نوابرد نفوذ در یخ - ابزار اصلی برای جمع آوری اطلاعات گسترده در مورد سطح زیرین قطب - شامل پرواز هواپیما‌های حاوی یک سیستم پرقدرت است که سیگنال رادار "فعال" خود را از طریق صفحه یخ به پایین منتقل می‌کند. این ابزار، منابع فشرده‌ای دارد و فقط اطلاعاتی را درباره شرایط زمان پرواز فراهم می‌کند.

در مقابل، محققان از یک گیرنده باتری مجهز به آنتن قرار داده شده روی یخ برای شناسایی امواج رادیویی خورشید هنگام حرکت به سمت زمین، از طریق یخ و سطح زیرین استفاده می‌کنند. به عبارت دیگر، این سیستم به جای انتقال سیگنال خود، از امواج رادیویی طبیعی که قبلاً از خورشید به سمت پایین حرکت کرده‌اند، استفاده می‌کند؛ به نوعی یک فرستنده هسته‌ای در آسمان. محققان می‌گویند، اگر این نوع سیستم کاملاً کوچک شده و در شبکه‌های حسگر گسترده مستقر شده باشد، نگاهی بی سابقه به تحولات زیرسطحی شرایط قطبی زمین که به سرعت در حال تغییر است، ارائه می‌دهد.

شان پیترز، نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: "هدف ما ترسیم یک دوره برای توسعه شبکه‌های حسگر کم منبع است که می‌تواند شرایط زیرسطحی را در مقیاس واقعا گسترده‌ای کنترل کند. این موضوع می‌تواند با حسگر‌های فعال چالش برانگیز باشد، اما این روش غیرفعال به ما این فرصت را می‌دهد تا واقعاً از پیاده سازی منابع کم بهره ببریم. "

در آزمایش خود بر روی یخچال طبیعی فروشگاه در گرینلند غربی، محققان زمان تاخیر اکو را در حدود 11 میکروثانیه محاسبه کردند که به ضخامت یخ حدود 3000 فوت می‌رسد - رقمی که مطابق با اندازه گیری همان سایت ثبت شده از زمین و رادار هوابرد است.

از مشتری تا خورشید

 

ایده استفاده از امواج رادیویی منفعل برای جمع آوری اندازه گیری‌های ژئوفیزیکی ضخامت یخ در ابتدا توسط یکی از نویسندگان این مطالعه به نام اندرو رومرو وولف، محقق آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، به عنوان راهی برای بررسی قمر‌های یخی مشتری ارائه شد. در حالی که شرودر و رومرو-ولف در انجام یک مأموریت با دیگران کار می‌کردند، مشخص شد که امواج رادیویی تولید شده توسط مشتری با سیستم‌های راداری نافذِ یخ آن‌ها تداخل می‌کند. سپس رومرو-ولف فهمید که اگر بتوان آن‌ها را به منبعی برای کاوش در سطح زیرین قمر‌ها تبدیل کرد، به جای ضعف، انتشار رادیویی نامنظم مشتری یک نقطه قوت است.

شرودر گفت: "ما بحث را در زمینه یکی از قمر‌های مشتری به نام اروپا را آغاز کردیم، اما بعد فهمیدیم که اگر مشتری را با خورشید جایگزین کنیم، باید برای مشاهده یخ‌های زمین نیز کار کند. "

از آنجا به بعد، تیم تحقیق وظیفه جدا کردن انتشار رادیوی محیط خورشید را بر عهده گرفت تا ببیند آیا می‌توان از آن برای اندازه گیری ضخامت یخ استفاده کرد یا خیر. این روش شامل آوردن زیرمجموعه‌ای از باند فرکانس رادیویی 200 تا 400 مگاهرتز خورشید در بالای سر و صدای سایر اجرام آسمانی، پردازش مقادیر زیادی از داده‌ها و از بین بردن منابع الکترومغناطیسی ساخته شده توسط بشر مانند ایستگاه‌های تلویزیونی، رادیو FM و تجهیزات الکترونیکی بود.

در حالی که این سیستم فقط هنگامی کار می‌کند که خورشید بالاتر از افق باشد، اثبات مفهوم امکان سازگاری با سایر منابع رادیویی طبیعی و ساخته شده توسط بشر را در آینده فراهم می‌کند. همکاران همچنین با استفاده از انرژی ساطع شده توسط سایر منابع نجومی مانند غول گاز مشتری، ایده اصلی خود را در مورد استفاده از این روش در ماموریت‌های فضایی دنبال می‌کنند.

شرودر گفت: "جلو بردن مرز‌های فن آوری سنجش برای تحقیقات سیاره‌ای ما را قادر می‌سازد مرز‌های فناوری سنجش را برای تغییر اقلیم تحت فشار قرار دهیم. نظارت بر صفحات یخی تحت تغییرات آب و هوایی و کاوش قمر‌های یخی در سیارات بیرونی، هر دو محیط بسیار کم مصرفی هستند که در آن شما واقعاً نیاز به طراحی سنسور‌های زیبا دارید که به انرژی زیادی احتیاج ندارند. "

منبع: Technology.org