Razjašnjena tajna trećeg radijacijskog pojasa Zemlje

G. Špric, koji je značaj otkrivenog modela za fundamentalnu znanost? Je li taj model ustanovio potpuno nov kut gledanja na radijacijske pojaseve oko Zemlje?

Otkrili smo da ultrarelativističke elektrone pokreću vrlo različiti fizički procesi. Promatrano s gledišta fizike radijacijskih pojaseva, to znači da smo otkrili potpuno novu populaciju čestica koje koegzistriraju unutar običnih radijacijskih pojaseva ali se odlikuju drugačijim prostornim i vremenskim strukturama.

Na koji način treći radijacijski pojas oko naše planete može utjecati na satelite i ostalu kozmičku opremu? Mogu li se najnoviji rezultati Vašeg istraživanja primijeniti na satelitsku tehniku​?

Jurij Špric proučava dinamiku populacija energetskih čestica. Veliki dio njegovog dosadašnjeg profesionalnog angažmana bio je posvećen istraživanju, predviđanju i eliminiranju rizika u svemirskim misijama. Članke o njegovim najznačajnijim rezultatima objavljivali su National Geographic, Forbes i New Scientist. Radio je kao vodeći istraživač na 15 projekta koje su financirale američke institucija poput Državne zrakoplovne i svemirske administracije (NASA), Državne znanstvene zaklade (NSF), Istraživačkog laboratorija zrakoplovnih snaga (AFRL) i Ureda predsjednika Sveučilišta Kalifornije (UCOP).

Energetske čestice mogu prodrijeti kroz gotovo svaku zaštitnu oblogu. Mogu oštetiti minijaturne dijelove satelitske elektronike i izazvati nepravilnosti ili potpuno otkazivanje vitalnih podsustava na satelitima. U prošlosti smo smatrali da sve energije iznad određenog nivoa imaju isti model ponašanja. Sada znamo da za ultrarelativističke čestice to ne vrijedi. Ovo saznanje će nam pomoći da razvijemo bolje načine za zaštitu satelita.

Evo i primjera: ako pravite vozilo za kretanje po Antarktici, ono neće biti isto kao automobil predviđen za vožnju po Los Angelesu, kojeg odlikuje umjerena klima. Poznavanje i razumijevanje okoline od temeljnog je značaja za konstruiranje sigurnih i pouzdanih vozila. Terenska vozila za Antarktik napravljeni su da zadovolje potpuno druge zahtjeve od onih koji vrijede za losanđeleske kabriolete: moraju biti visokopodni, imati izdržljivu bateriju i dobar sustav za grijanje - svakako im nije potreban pokretan krov i klima uređaj.

Kakvu praktičnu primjenu može imati vaše istraživanje?

Ova studija može pomoći i u unapređenju zaštite astronauta. Drugi potencijalni način primjene je u području nuklearne energije. Zemljina magnetosfera je izvanredni prirodni laboratorij gdje se mogu proučavati brojni fizički procesi. Slični procesi mogu se odvijati i u laboratorijima na zemlji, što može pomoći znanstvenicima koji proučavaju plazmu u laboratorijskim uvjetima i istražuju mogućnost dobivanja energije iz nuklearne fuzije.

Takvi procesi mogu se javiti i na Jupiteru ili Saturnu, što će biti od velikog značaja kada se budu planirali pohodi prema udaljenim dijelovima Sunčevog sustava.

Tko su bili članovi međunarodnog istraživačkog tima na čijem ste čelu bili? Koja zemlja ima najviše prava smatrati ovo otkriće svojim?

Naš tim imao je raznolik i međunarodni karakter. Smatram da sve institucije koje su bile uključene u ovaj istraživanje imaju pravo smatrati se smatraju zaslužnim za realizaciju projekta. Prvi na listi je Skolteh, moja matična organizacija, ali je veliki i naporan dio posla obavljen na Kalifornijskom sveučilištu u Los Angelesu (UCLA), dok su izuzetno važni podaci dobiveni na Sveučilištu Alberta i Sveučilištu Colorado. Obujam suvremenih istraživačkih projekta zahtijeva suradnju i zajednički rad više institucija - ne možemo sve postići samo u jednoj. Za Skolteh će međunarodna suradnja i ubuduće biti vrlo značajna.

Model trećeg radijacijskog pojasa oko Zemlje (crveno). Radijacijski pojasi su slojevi nabijenih čestica koji kruže oko naše planete. Na okupu ih drži Zemljino magnetsko polje. Izvor: Jurij Špric, Adam Kellerman, Dmitrij Subotin / UCLA

Vi ste gostujući profesor na Tehnološkom institutu Massachusetts (MIT) i suradnik ste Kalifornijskog sveučilišta u Los Angelesu. Ima li MIT ima neke zajedničke istraživačke projekte s Rusijom? Na kojem projektu ste sada angažirani?

Trenutno radim s inženjerima MIT-a na proučavanju učinaka kozmičke radijacije na satelite i na brojnim drugim projektima.

Što sprječava svijet od ulaska u veliki rat? Nuklearno ograničavanje nije apsolutna garancija da neće doći do rata. Međutim, ono i dalje nastavlja čuvati svijet od ratova između velesila. Hoće li se uloga nuklearnog faktora sačuvati i u najnovijoj povijesti? Upravo neobranjivost od udara u kombinaciji s ogromnom razornom snagom čini raketno-nuklearne snage „apsolutnim oružjem“. Ipak, danas se efikasnost nuklearnog uzdržavanja često dovodi u sumnju.

Mihail Dobinde, moj student sa Skolteha, istražuje kako zračenje utječe na ljude tijekom dugotrajnih svemirskih letova. Na primjer, on želi otkriti koji je najbolji period tijekom solarnog ciklusa za putovanje do Marsa i utvrditi da li možemo biti sigurni da će astronauti biti sigurni na tom putu.

Jedna od mojih suradnica je i Tatjana Podladčikova. Trenutno je na postdoktorskom studiju na Skoltehu i radi na stvaranju modela koji u realnom vremenu treba predvdjeti uvjete u kozmičkom okruženju na temelju parametara solarnog vjetra, dobivenih od više satelita istovremeno u stvarnom vremenu. Ovaj model će pomoći operatorima telekomunikacijskih satelita da bolje razumiju djelovanja svemirskih utjecaja i da od njih zaštite satelitsku opremu.

Kao vodeći istraživač UCLA radim na projektu izgradnje satelita "Lomonosov" u suradnji sa Znanstveno-istraživačkim institutom za nuklearnu fiziku "DV Skobeljcin" u sastavu Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov. Zadatak ovog satelita je promatranje čestica širokog raspona energije. Na temelju toga moći ćemo bolje proučiti i kvantificirati gubitak tih čestica u atmosferi. To nam može pomoći i u razvoju realnih mehanizama za uklanjanje rizičnog kozmičkog otpada.