Eksperimenti jonosfērā – sekas neprognozējamas

 

Jebkura pietiekoši augsti attīstīta tehnoloģija vairs nav atšķirama no maģijas.

Arturs Klarks

 

Pēdējā laikā pasaulē notiek vērienīga jonosfēras īpašību un tajā notiekošo dažādu dinamisku procesu izpēte. Jonosfēra atrodas augšējos atmosfēras slāņos apmēram 60-500 km augstumā un satur ievērojamu daudzumu brīvo elektronu un jonu. Jonosfēras molekulas saules radiācijas ietekmē jonizējas, veidojot atmosfēras gāzi. Šis process lielā mērā ietekmē radioviļņu izplatīšanos un tāpēc nosaka arī radiokomunikācijas sistēmu attīstību kopumā.

 

Jonosfēras izpētes kompleksi

 

Lai izpētītu jonosfēras stāvokli un īpašības, diagnostikai izmanto tā saucamos uzkarsēšanas stendus – lielas jaudas radioviļņu avotus. Šādi stendi pašreiz ir izveidoti daudzās valstīs, piemēram, Sura Krievijā, EISCAT Norvēģijā, HAARP ASV u. c. Daudzie eksperimenti un teorētiskie darbi norāda, ka eksistē tā saucamais ģeofizisko procesu ierosināšanas trigera mehānisms. Tā būtība ir tāda, ka ar nelielu iedarbības enerģijas daudzumu (neatkarīgi no tipa) ir iespējams ievērojami mainīt ģeofiziskās vides īpašības. Šādas iedarbības fizikālie mehānismi nav līdz galam skaidri (daudzmaz tie ir zināmi jonosfērai, magnetosfērai un kosmosa telpai), tāpēc lavīnveida mehānismu izpēte dažādās ģeosfērās ir kļuvusi par galveno pētniecības darba uzdevumu.

Augot stendu jaudai, sabiedrībā radās trauksme par šādas iedarbības sekām, kas var negatīvi ietekmēt apkārtējo vidi. Par to liecina materiāli plašsaziņas līdzekļos visā pasaulē. Tiek publicēti sensacionāli raksti par ģeofiziskajiem ieročiem, kuru lietošana it kā var novest pie laika un pat klimata pārmaiņām uz Zemes, ozona slāņa izzušanas, plūdiem, viesuļvētrām un līdzīgām katastrofām. Reizē ar uzkarsēšanas stendiem tiek minēta arī aktīva iedarbība ar ļoti zemas un ļoti augstas frekvences radioviļņiem uz dažādu kara tehniku – lidmašīnām, vadāmām raķetēm, elektroniskām sakaru sistēmām –, kas pēc savas būtības arī ir klasificējama kā ģeofiziskais ierocis.

Krievijā, Vasiļsurskā (koordinātas – 57 Z, 46 D), atrodas daudzfunkcionālais izpētes radiokomplekss Sura, kas paredzēts kolektīvai lietošanai - zinātniski pētnieciskajam darbam, kā arī studentu, aspirantu un doktoru sagatavošanai kosmiskās telpas fizikas, radioviļņu izplatīšanās, atmosfēras un zemes garozas izpētes jomā. Projektu ir izstrādājuši vairāki Krievijas institūti un universitātes. Galvenie stenda Sura uzdevumi ir fundamentāli pētījumi noteiktās zinātnes jomās.

• Atmosfēras (55-120 km augstumā) un jonosfēras parametru (60–300 km augstumā) dinamikas izpēte ar rezonanses izkliedes metodi, signāliem atstarojoties no mākslīgi radītiem nevienmērīgiem apgabaliem.
• Dinamisko procesu izpēte augšējā atmosfērā (F – jonosfēras slānis), ieskaitot viļņveida ierosināšanās procesu ietekmi uz atmosfēru ar mākslīgi inducēta, vādāma akustisko un gravitācijas vilņu avotu palīdzību.
• Astrofizisku objektu radioviļņu izstarošanas novērojumi dekametru diapazonā.
• Troposfēras radioviļņu izplatīšanās modelēšana dekametru – decimetru diapazonos, tādu metožu un aparatūras izstrādāšana, kas ļauj prognozēt un vadīt radioviļņu izplatīšanās procesus.
• Turbulences izpēte mezopauzes augstumā (75-90 km) un tās ietekme uz procesiem atmosfērā.
• Mākslīgi radītas turbulences un jonosfēras plazmas starojuma dažādos diapazonos (īsviļņi, ultraīsviļņi un optiskās parādības) likumsakarību izpēte, iedarbojoties uz to ar jaudīgu radioviļņu avotu, dabīgas turbulences ierosināšanās un elektromagnētiskā starojuma ģenerācijas procesu modelēšana jonosfērā.

Radiokompleksa pamatā ir trīs īsviļņu raidītāji PKV-250 ar frekvenču diapazonu 4-25 MHz un jaudu 250 kW katrs, trīs sekciju uztveroša/raidoša īsviļņu antena 300 x 300 kvadrātmetru platībā un frekvenču joslu 4,3–9,5 MHz, pastiprinājuma koeficentu 25 dB diapazona vidū. Vadības sistēma ļauj veikt raidītāja signāla komplementāru kodēšanu. Sura ir apgādāta ar diagnostikas iekārtu tīklu, kas ietver jonosfēras zondēšanas staciju BAZIS, frekvenču atstarošanās iekārtu, daudzfrekvenču Doplera jonosfēras zondēšanas iekārtu, platjoslas īsviļņu uztveršanas un reģistrācijas punktu. Superzemo frekvenču elektromagnētisko signālu (0,01–10 kHz) reģistrācijas vieta atrodas apmēram 40 km attālumā no Vasiļsurskas, lieto arī teleskopu AZT -14, kas atrodas apmēram 200 km uz dienvidiem no Sura kompleksa.

Faktiski krievu projekts Sura ir jonosfēras kontroles un uzraudzības stacija, kuru var izmantot arī militāriem uzdevumiem. Bijušajā PSRS ģeofizisko ieroču izstrādes un izmantošanas problēma radās jau 80. gadu sākumā, kad padomju zinātnieki kopā ar franču kolēģiem sāka eksperimentus programmā Arakss. Tad no franču pavadoņa, kas atradās virs Kergelanas salas Indijas okeānā, tika izdarīts šāviens no elektronu lielgabala Zemes magnētisko līniju virzienā, bet jonosfēras atbildes ierosināšanās reģistrēja Arhangeļskas apgabalā. Par rezultātiem nav skaidrības, jo uzreiz pēc eksperimenta visa aparatūra tika aizvesta uz Franciju, bet PSRS puses projekta vadītāja profesore Troicka emigrēja no valsts 1986. gadā. Kopš 1987. gada PSRS tika veikti plaši teorētiskie un eksperimentālie izpētes darbi, tomēr pēc valsts sabrukuma tos pārtrauca līdzekļu trūkuma dēļ.

Līdzīgi izpētes darbi intensīvi notika arī ASV. Ģeofizisko ieroču problēmas apspriešana īpaši saasinājās tad, kad ASV no1993. līdz 1997. gadam uzbūvēja un iedarbināja Aļaskā, Gakonā (koordinātas – 62 23’ Z, 145 08’ R), līdzīgu radiotehnisku kompleksu HAARP (Hight Frequency Active Auroral Research) - aktīvas augstfrekvences auroras apgabala izpētes programmu. Principā tas ir īsviļņu uzkarsēšanas stends polārās jonosfēras izpētei. Projekts tika prezentēts kā zinātnisks, tomēr to kopīgi realizē ASV Gaisa spēki, Jūras kara flote un Aļaskas universitāte. Eksperimentu rezultātiem tika noteikts slepenības statuss. Viens no programmas radītājiem ir amerikāņu zinātnieks Bernards Dž. Istlunds, kurš jau 80. gadu sākumā ieguva patentus par zemes atmosfēras, jonosfēras un magnetosfēras parametru mērīšanas metodes un attiecīgas iekārtas izstrādāšanu. Sistēmas HAARP galvenie parametri: darba frekvenču diapazons 2,8–10 MHz, ekvivalentā izstarojošā jauda vērsuma diagrammas centrā 250 MW pie 2,8 MHz un 4200 MW pie 10 MHz, apstarojamā platība 350 km augstumā šīm frekvencēm ir 12 250 un 875 kvadrātkilometri.

Salīdzinot HAARP ar jau sen subpolārajā joslā eksistējošo analoģisko stendu EISCAT Tromsē, Norvēģijā, un ar stendiem vidējos un ekvatoriālos apgabalos, šis atšķiras ar daudz lielāku izstarotāju jaudu: ERP (effective radiated power) ir 3,981 MW (98 dBW). Zenītā vērstās antenas ļauj fokusēt īsviļņu starojumu atsevišķos jonosfēras apgabalos un sakarsēt tos pat līdz plazmas izveidošanās temperatūrai. 15 hektāru platībā ir izvietots milzīgs vienā fāzē saslēgts 24 m augsts antenu režģis – 180 atsevišķu antenu tīkls ar 31 dB teorētiski maksimālo pastiprinājuma koeficentu. Ir arī nekoherenta izstarojuma radars ar antenas diametru 20 m, lāzera lokatori, magnetometri, jaudīgi datori, kas paredzēti signālu apstrādei un antenu sistēmas vadībai. Šo fantastisko kompleksu ar elektroenerģiju apgādā gāzes elektrostacija un seši jaudīgi dīzeļģeneratori.

 

Nedaudz fizikas

Dažreiz auroras apgabals tiek tulkots kā polārblāzma, taču tas nav precīzs formulējums. Zemes polārajos apgabalos atmosfērā eksistē nevienmērības, kuras sauc par auroras apgabaliem. Tie ir ierosinājušies gāzu joni, kas savienojušies ar savdabīgām plazmveida virvēm, kuras atrodas līdzās Zemes magnētiskā lauka līnijām. To garums ir daži desmiti metri, bet platums tikai apmēram 10 cm.

Šo struktūru rašanās mehānisms un fizikālā būtība līdz galam nav noskaidrota. Saules vētru periodos strauji aug līdz spīdēšanai uzkarsētu auroras struktūru skaits, un tad tās ziemeļblāzmas veidā pat dienā var redzēt līdz pat ekvatoram. Viena no auroras apgabala struktūru īpašībām ir spēja spēcīgi atstarot radioviļņus plašā frekvenču diapazonā. No vienas puses, tādā veidā tiek radīti radiotraucējumi radiolokatoriem, bet, no otras puses, - iespējams UĪV signālus uztvert pat Antarktīdā.

Sistēma HAARP ļauj uzkarsēt jonosfēras apgabalus vairāku desmitu metru platumā, radot auroras apgabalus, un pēc tam tos izmantot radioviļņu atstarošanai uz noteiktiem Zemes apgabaliem. Attālums praktiski nav ierobežots, vismaz ziemeļu puslode tiek noklāta pilnībā. Ja vēl ņem vērā to, ka Zemes pols ir nedaudz novirzīts uz Kanādas un tātad – Aļaskas pusi, izpētes komplekss atrodas zem paša magnetosfēras kupola – citādāk kā vien par stratēģisku šo stāvokli nevar nosaukt.

Sistēmas HAARP iespējas ir viegli iztēloties, ja atceras par magnētiskajām vētrām, kuras rodas Saules plankumu ietekmē. Pēc būtības ar HAARP var darīt to pašu, tikai noteiktos atmosfēras apgabalos. Antenu izstarotā jauda vairakkārt pārsniedz Saules radīto dabīgo fonu - no simt tūkstošiem līdz miljonam reižu! Skaidrs, ka, iedarbojoties uz jonosfēras brīvajiem elektroniem ar šādu jaudu, tiem tiek piešķirta papildu enerģija un notiek ierosināšanās process. Rodas plazmoīdi – mākslīgi jonizēti veidojumi ar augsti enerģētisku atomu stāvokli. Parasti tie ir vairākus desmitus kilometrus lieli un labi novērojami uz radara ekrāniem kā izgaismojums no milzīga šķietamā mērķa. Ir veikta šādu signālu spektra analīze, noteiktas kustības likumsakarības, izmēri, mūža ilgums un dažādi enerģētiskie raksturlielumi.

Mākslīgi radītu plazmoīdu var izmantot pavisam nekaitīgiem nolūkiem. Noteiktos ierosināšanas parametros tas pārvēršas par gigantisku spoguli, kas atstaro radioviļņus un palielina sakaru kvalitāti un attālumu. Izvēloties citus ierosināšanas parametrus, plazmoīds radioviļņus sāk absorbēt un tādā veidā pilnībā pārtrauc radiosakarus, bet to jau var izmantot militāriem mērķiem, piemēram, iznīcinot ienaidnieka informācijas kanālus, kas nodrošina lidmašīnu un kuģu navigāciju noteiktā zemeslodes rajonā. Ja izdotos radīt apstākļus, kuros plazmoīda jonizētie atomi enerģiju sinhroni atdod apkārtējai videi, tad tiktu atrisināts uzdevums par ienaidnieka elektronisko sistēmu sabojāšanu ar jaudīga elektromagnētiskā impulsa palīdzību. Ja vēl ņem vērā to, ka atomi ir nelineāras sistēmas, tad tos var ierosināt ar viena veida, bet izstarot atomi var pilnīgi cita tipa enerģiju. Turklāt tas ir vadāms process. Ar noteiktiem ierosināšanas parametriem var radīt un nomest uz Zemes tāda veida un jaudas starojumu, kas ietekmē visa dzīvā un tajā skaitā cilvēka psihi. Tas arī ir visīstākais ģeofiziskais ierocis.

Jau pagājušā gadsimta sākumā ģeniālais zinātnieks Nikolā Tesla (1856-1943) izgudroja metodi, ar kuru var pārraidīt elektroenerģiju caur dabīgo vidi (jonosfēru) praktiski jebkurā attālumā bez vadiem. 1905. gadā ASV šāda iekārta tika iedarbināta un veikts eksperiments, tomēr tajā laikā šādai maģijai cilvēce vēl nebija gatava...

 

Ja izstarotāju jaudu palielinās

Jonosfēra, troposfēra un atmosfēra ir tik ievainojamas, ka, iedarbojoties uz vienu no tām, noteikti tiek panākta ietekme arī uz citām. Fundamentāli pētījumi šobrīd ļauj konstatēt: ierosināšanās procesi jonosfērā, kurus rada plazmoīdi, ar lielu iespējamības pakāpi var tikt nodoti tālāk troposfērai un atmosfērai. Principā nav izslēgta ietekme arī uz klimatu, tā pārmaiņām.

Šobrīd ir skaidrs arī tas, ka, palielinot tikai uzkarsēšanas stendu izstarotāju jaudu, nevar sagaidīt jaunu ģeofizisku efektu rašanos, kas principiāli atšķirtos no jau atklātajiem un izpētītājiem – elektronu gāzes temperatūras paaugstināšanos, pārmaiņām elektronu koncentrācijā, nevienmērību ģenerāciju elektronu blīvumā, mākslīga īsviļņu radioviļņu izstarojuma rašanos, ģeomagnētiskajām pulsācijām, elektronu paātrināšanos, apkārtējās vides spīdēšanu galvenokārt optiskajā spektra diapazonā.

Tā kā šos efektus daļēji nosaka izstarotāju jauda, tad skaitļu lieluma ziņā šie raksturlielumi, protams, var kļūt citādi. Tomēr runāt par globālām apkārtējās vides pārmaiņām, kas tika minētas iepriekš, ir pāragri. Ja izstarotāju jaudas tiks palielinātas vēl vairāk, iedarbības sekas uz jonosfēru neapšaubāmi nevar atstāt bez ievērības - būs nepieciešams veikt speciālus zinātniskus izpētes darbus. Tas būs jonosfēras reālā laika monitorings, lai uzkrātu faktus, kas nākotnē var kļūt par mūsu planētas klimata vadības atslēgu.

 

Termini

Auroras kilometru starojums - radioviļņu starojums, kas rodas polārblāzmas paātrinājuma rajonā. Šādu starojumu ar radioteleskopu var novēroti arī no Jupitera un Saturna.

Birkelanda strāvas - strāvas, kas plūst no magnetosfēras uz jonosfēru gar magnētiskā lauka līnijām.

Cikliskā rezonanse. Ja uz lādētu daļiņu, kas riņķo magnētiskā laukā, iedarbojas elektromagnētiskā viļņa elektriskais lauks, kura virziens nepārtraukti mainās un ir sinhrons ar daļiņas ātruma virzienu, tad daļiņa ir cikliskā rezonansē un tās enerģija var ātri pieaugt. Šādā veidā lādētas daļiņas iegūst lielu enerģiju.

Jonosfēra - atmosfēras slānis, apmēram 50-500 km augstumā, kurā ir ievērojams daudzums jonu un elektronu, kas radušies, Saules ultravioletajam un rentgenstarojumam jonizējot atmosfēras atomus un molekulas.

Kosmiskais starojums - elektromagnētiskais starojums ar sevišķi augstu enerģiju. Šis starojums rodas ārpus Zemes magnetosfēras - Saules uzliesmojumos vai arī ārpus tās sistēmas.

Magnetosfēra - zemes magnetosfēra ir kosmiskā telpa apkārt Zemei, kurā Saules vējš ierobežo Zemes magnētisko lauku.

Plazma - viela, kas sastāv no brīvi kustošiem joniem un elektroniem, gāzveida stāvoklī. Parasti tā ir elektroneitrāla.

Plazmas viļņi - viļņi, kuri veidojas plazmā, jonu un elektronu ietekmes rezultātā.

Polārblāzma - gaisma, ko var novērot polārajos apgabalos planētām, kurām ir stiprs magnētiskais lauks (piemēram, Zemei un Jupiteram). Blāzma parasti redzama riņķveida joslā apkārt magnētiskajiem poliem. Gaisma lielākoties veidojas, elektroniem ar lielu enerģiju triecoties jonosfērā, kad tiek ierosināti atomi un molekulas.

Polārblāzmas ovāls - ovāla veida apgabals apkārt magnētiskajiem poliem, kurā konkrētajā brīdī var novērot polārblāzmu. Eiropā tas parasti šķērso Skandināvijas ziemeļdaļu, taču lielu magnētisko vētru laikā polārais ovāls izplešas uz ekvatora pusi, dažos gadījumos līdz pat Latvijai.

Polārblāzmu paātrinājuma rajons - magnetosfēras rajons, kas atrodas 5000–20 000 km augstumā un kurā tiek paātrināti elektroni, kas triecas atmosfēras augšējos slāņos un rada polārblāzmu.

Saules aktivitātes cikls - neregulārs cikls ar vidējo garumu 11 gadi, kura laikā Saules plankumu un ar to saistīto Saules izvirdumu skaits pieaug un samazinās. Saules polārais magnētiskais lauks katrā ciklā maina virzienu.

Saules plankumi - magnētiski aktīvas vietas uz Saules virsmas. Tie izskatās tumši tādēļ, ka apkārtējā vide ir pāris tūkstošus grādu karstāka. Saules plankumu tuvumā bieži notiek dažādi izvirdumi.

Saules vainags - saules atmosfēras ārējais slānis, tā temperatūra ir apmēram 2 miljoni grādu. Saules vainagā veidojas saules vējš. Saules vainagu ar neapbruņotu aci to var redzēt pilnīga saules aptumsuma laikā.

Saules vējš - lādētu daļiņu, galvenokārt elektronu un protonu, plūsma virzienā prom no Saules. Saules vēja ātrums parasti ir ap 400 km/s, bet var sasniegt pat 1000 km/s un vairāk.

Starojuma joslas - rajons, kurā augstas enerģijas lādētas daļiņas ir notvertas magnetosfērā.

Henriks ZEIĻAKS

henriks@delfi.lv

 

Informācijas avoti

www.haarp.alaska.edu.

http://sura.nirfi.sci-nnov.ru

http://nvo.ng.ru

http://www.crystalinks.com/haarp.html