GPS 위성은 괴물 같은 태양 플레어보다 약한 태양 폭풍으로 인해 더 큰 위협을 받고 있습니다.

지난 20년 동안 가장 강렬한 우주 기상 현상이 태양 극소기 직후에 GPS 위성의 궤도에 충돌했습니다.

온화한 태양 폭풍은 100년에 한 번 일어나는 사건보다 GPS 위성에 더 심각한 문제를 일으킬 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

태양에서 분출되는 폭풍은 지구 궤도에 있는 위성에 문제를 야기합니다. 과학자들은 운영자가 우주선을 보호할 수 있도록 이러한 사건을 더 잘 이해하려고 노력하고 있습니다. 그리고 때로는 놀라운 일을 발견하기도 합니다.

BAS(British Antarctic Survey) 연구원들의 새로운 연구에 따르면 GPS(Global Positioning System) 궤도의 위성은 지구상의 전력망과 통신 네트워크에 큰 피해를 주는 무서운 사건보다 약한 태양 폭풍으로 인해 더 큰 피해를 입을 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

BAS 우주 기상 연구 과학자인 Nigel Meredith와 그의 동료들은 20년간의 위성 데이터를 분석한 결과 모든 종류의 운송, 은행, 석유 시추를 포함한 많은 분야에 중요한 서비스를 제공하는 미국 GPS 우주선에 대한 가장 어려운 사건이라는 사실을 발견했습니다. — 2010년 태양의 11년 활동 주기 중 졸음 상태였던 작은 태양 폭풍에서 발생했습니다. 그리고 최근 역사상 가장 중요한 우주 기상 현상인 2003년 할로윈 폭풍으로 인해 지구 상공 20,200km(12,550마일) 궤도를 도는 GPS 위성은 대부분 손상되지 않았습니다.

Meredith는 Space.com에 "때때로 사람들은 슈퍼 폭풍이 발생하면 모든 것이 동시에 일어날 것이라고 생각합니다. 그러나 우리 연구에 따르면 반드시 그런 것은 아니라는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다. "우리는 많은 사람들이 온화한 폭풍이라고 말할 수 있는 동안 [태양으로부터의 에너지 입자]의 가장 큰 흐름을 보았습니다."

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태양 폭풍은 태양풍을 구성하는 하전 입자와 지구 자기장 및 지구 대기의 상호 작용으로 인해 발생합니다. 태양풍은 태양으로부터 끊임없이 흘러나오는 이온화된 가스의 흐름입니다. 코로나질량방출(CME)로 알려진 태양 물질의 대규모 폭발 동안 태양은 엄청난 양의 태양풍을 한 번에 우주로 내뿜습니다.

태양풍의 입자는 자화되며, 이러한 거대한 플라즈마 폭발이 반대쪽 자극으로 지구의 자기선에 부딪히면 일시적으로 행성의 보호 자기장막이 분리되어 대기 깊숙이 침투합니다. 태양 입자와 대기 가스의 반응은 다채로운 오로라 디스플레이를 유발하지만 가장 심한 폭풍의 경우 전력망을 파괴하고 통신 네트워크를 방해할 수 있는 전류를 유도하기도 합니다.

태양폭풍이 위성에 영향을 미치는 방식에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어 태양풍 입자가 공기 분자와 혼합되면 대기가 따뜻해지고 부풀어 오르면서 대기 상층부의 희박한 가스 밀도가 증가합니다. 국제 우주 정거장을 포함하여 지구 저궤도에 있는 우주선은 갑자기 더 많은 저항을 경험하고 고도를 잃기 시작합니다.

GPS 고도에 있는 위성은 우주 기상의 다른 영향을 받습니다. 태양풍의 강력한 폭발이 지구 자기장을 뚫을 때, 충전된 태양 입자는 행성의 자기선 뒤에 갇혀 지구 외부 복사 벨트에 추가 에너지를 주입합니다. 고도 약 8,000마일(13,000km)에서 28,000마일(45,000km) 사이에 걸쳐 있는 이 지역에서는 에너지 입자의 농도가 항상 매우 높습니다. 적절한 강도의 태양 폭풍은 사물을 상당히 가열할 수 있으며, 그 결과 "살인자" 전자, 즉 너무 에너지가 좋아서 10분마다 지구 주위를 맴도는 전자의 수가 극적으로 증가합니다.

"[이 전자들은] 매우 높은 에너지를 가지고 있습니다. 그들은 위성 표면을 뚫고 절연체에 내장되어 기본적으로 그곳에 머무를 수 있습니다"라고 Meredith는 말했습니다. "일단 절연체에 들어가면 시간이 지남에 따라 전하가 축적되어 파손 수준을 초과할 수 있습니다. 정전기 방전이 발생하여 전자 부품이 손상될 수 있습니다."