شبیه‌سازی شار پروتون‌ها در چرخه‌ها و شراره‌های خورشیدی مختلف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک مراغه

2 رییس مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک مراغه

چکیده

طوفان‌های ژئومغناطیسی سیستم‌های ناوبری فضایی مانند ماهواره‌ها را با ایجاد تغییرات سریع و بزرگ در شار ذرات مختل می‌کنند. برای بررسی اثرات پرتوهای کیهانی و محاسبه نرخ آسیب‌ها و خطاها و تهیة پوشش مناسب در مقابل آنها، نیاز به دانستن شار ذرات پرانرژی داریم. در کار حاضر ما شار و محدوده انرژی پروتون‌ها را به‌وسیلة شبیه‌سازی در چرخه‌های مختلف خورشیدی و همچنین در زمان رویداد 4 شراره بزرگ و مهم خورشیدی به‌دست آورده و با یکدیگر مقایسه کرده‌ایم. در اولین گام شبیه‌سازی شار پروتون‌ها از نرم افزار امره استفاده کرده، سپس داده‌های به‌دست آمده از شبیه‌سازی را با داده‌های تجربی حاصل ازAMS  مقایسه کرده‌ایم که در نهایت نتایج به‌خوبی در تطابق با یکدیگر قرار داشتند. در ادامه کار ابتدا با استفاده از نرم افزار امره، مختصات ماهواره و ویژگی‌های آن را تعیین کرده، سپس شار پروتون‌های پرانرژی را که به یک ماهوارة معمولی در مدار لئو برخورد می‌کنند در زمان رخداد شراره‌های مختلف محاسبه کرده‌ایم. تعداد رویدادهای خورشیدی در بیشینة چرخة خورشیدی افزایش می‌یابند، در نتیجه باید چنین تحلیل‌هایی با دقت انجام گرفته و چنین طراحی‌هایی برای مأموریت‌های فضایی بلندمدت اهمیت بیشتری بیابند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of proton’s flux in different solar cycles and solar flares

چکیده [English]

Geomagnetic storms disrupt space navigation systems such as satellite with rapid and large changes in particle flux. To study the effects of cosmic rays and calculate the rate of faults and errors and provide a suitable shield against them, we need to know the energetic particles flux. In the present work, we have obtained protons flux and energy range by simulating in different solar cycles and in 4 major solar flare events. In the first step of the proton flux simulation, we have used OMEREH. software; We have then compared the obtained data from the simulation with the experimental data from AMS collaboration and they were in a good agreement with each other. In the next step, first we have determined satellite’s coordinates and properties using OMEREH; then we have calculated the flux of energetic protons that collide to a typical satellite in Leo orbit at the time of flares occurrence. The number of solar events increases in solar maximum. Therefore, these analyses should be done carefully and the design should be more significant in long-term space missions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flux
  • Simulation
  • Protons
  • Solar cycle
  • Solar flare
[1] P.H. Zipfel, Modeling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamic.AIAA Education Series, American Institute of Aeronautics and Astronautics, (2014).

 [2] S. Koontz, B. Reddell, P. Boeder, Using FLUKA to calculate Spacecraft Single Event Environments, Microelectronics Reliability and Qualification Workshop, United States (2009).

 [3] J. Alcaraz, D. Alvisi, B. Alpat, etal. “Protons in near earth orbit Physics Letters B 472 (2000) 215–226.

[4] OMERE, OMERE software, Solution provider for radiation assurance process, http://www.trad.fr/OMERE-software.html

[5] C. Stormer, Periodische Elektronenbahnen im Felde eines Elementarmagneten und ihre Anwendung auf BrchesModellversuche und auf Eschenhagens Elementarwellen des Erdmagnetismus. Zeitschrift fur Astrophysik, 1 (1930) 237-274.

 [6] P. Grieder, Cosmic Rays at Earth, 1st Edition, Elsevier (2001).