Ionosfærisk varmeapparat - Ionospheric heater

Et ionosfærisk varmeapparat , eller et ionosfærisk HF-pumpeanlegg , er en kraftig radiobølgesender med en rekke antenner som brukes til forskning på plasmaturbulens, ionosfæren og øvre atmosfære. Disse senderne opererer i høyfrekvensområdet (HF) (3-30 MHz) der radiobølger reflekteres fra ionosfæren tilbake til bakken. Med slike fasiliteter kan en rekke plasmaturbulensfenomener oppheves semi-kontrollert fra bakken, under forhold når ionosfæren er naturlig stille og ikke forstyrret av for eksempel nordlys. Denne stimulusrespons-typen utfyller passive observasjoner av naturlig begeistrede fenomener for å lære om ionosfæren og den øvre atmosfæren.

Plasmaturbulensfenomenene som studeres inkluderer forskjellige typer på ikke-lineære bølgeinteraksjoner, der forskjellige bølger i plasmaparet og samhandler med den overførte radiobølgen, dannelse og selvorganisering av trådformede plasmastrukturer, samt elektronakselerasjon. Turbulensen diagnostiseres med for eksempel usammenhengende spredningsradar , ved å oppdage de svake elektromagnetiske utslippene fra turbulensen og optiske utslipp. De optiske utslippene skyldes eksitering av atmosfæriske atomer og molekyler av elektroner som har blitt akselerert i plasmaturbulensen. Siden denne prosessen er den samme som for nordlyset , har den optiske utstrålingen som er begeistret av HF-bølger noen ganger blitt referert til som kunstig nordlys, selv om det kreves sensitive kameraer for å oppdage disse utslippene, noe som ikke er tilfelle for den virkelige nordlys.

Ionosfæriske HF-pumpeanlegg må være tilstrekkelig kraftige til å gi muligheten for plasma-turbulensstudier, selv om enhver radiobølge som forplantes i ionosfæren påvirker den ved å varme opp elektronene. At radiobølger påvirker ionosfæren ble oppdaget allerede på 1930-tallet med Luxemburg-effekten . Selv om forskningsanleggene må ha kraftige sendere, er strømmen i ionosfæren for det kraftigste anlegget (HAARP) under 0,03 W / m ² . Dette gir en energitetthet i ionosfæren som er mindre enn 1/100 av den termiske energitettheten til selve det ionosfæriske plasmaet. Effektstrømmen kan også sammenlignes med solstrømmen på jordoverflaten på ca. 1,5 kW / m ² . Under aurora kan generelt ingen ionosfæriske effekter observeres med HF-pumpeanleggene, da radiobølgekraften absorberes sterkt av den naturlig oppvarmede ionosfæren.

Nåværende HF-pumpeanlegg

• EISCAT-oppvarming drevet av European Incoherent Scatter Scientific Association ( EISCAT ) på Ramfjordmoen nær Tromsø i Norge , i stand til å overføre 1,2 MW eller mer enn 1 GW [1] [2] effektiv strålingseffekt (ERP).
• Sura ionosfærisk oppvarmingsanlegg i Vasilsursk nær Nizhniy Novgorod i Russland , i stand til å overføre 750 kW eller 190 MW ERP.
• High Frequency Active Auroral Research Program (HAARP) nord for Gakona, Alaska , i stand til å overføre 3,6 MW eller 4 GW ERP.

Stengt HF-pumpeanlegg

• Arecibo Observatory hadde også et HF-anlegg for ionosfærisk modifikasjon. Arecibo ble avviklet i 2020.
• HIgh Power Auroral Stimulation Observatory HIPAS Observatory nordøst for Fairbanks, Alaska, i stand til å overføre 1,2 MW eller 70 MW ERP.
• Islote ionosfærisk varmeapparat , drevet til 1998, ligger i Islote .
• Platteville Atmospheric Observatory (har stoppet ionosfærisk varmeapparatforskning, men fungerer fremdeles som et atmosfærisk observatorium).
• SPEAR (Space Plasma Exploration by Active Radar) er en installasjon som drives av UNIS ( Universitetssenteret på Svalbard ) ved siden av EISCAT-anleggene på Longyearbyen på Svalbard , og som kan overføre 192 kW eller 28 MW ERP.

Referanser