Vybrané články
z týdeníku The Economist

Nebe vás vidí

Celoplanetární senzor bude hlídat bouře, zemětřesení, erupce sopek. A starty raket.

Nebe vás vidí
ilustrace Vojtěch Velický

Když v roce 2015 otřáslo zemětřesení Nepálem, zaskočilo geofyziky zjištění, že jeho odraz vidí v ionosféře, vrstvě atmosféry zhruba 75 kilometrů nad povrchem Země. Pozemní přístroje dokázaly zaznamenat změny v hustotě volných elektronů v této elektricky nabité vrstvě. A rozlévaly se ionosférou z bodu přímo nad epicentrem zemětřesení. 

Podobné účinky byly pozorovány i u dalších fenoménů, přírodních (hurikány, sopečné erupce a průlety meteorů) i umělých (výbuchy při těžebních pracích). Všechny tyto jevy způsobují elektrické výboje na nebi, které lze odhalit na vzdálenost stovek kilometrů.

Tato pozorování přivedla Davida Lewise, programového ředitele americké vojensko-výzkumné organizace DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency), k nápadu pokusit se z atmosféry vyždímat co nejvíc informací. Zřídil proto nový program zvaný AtmoSense, což je zkratka pro „Atmosféra jako senzor“. A nyní DARPA posuzuje nabídky akademických pracovišť a firem, malých i velkých, které chtějí vybudovat onu „ždímačku“.

Nabito informacemi

Reakce ionosféry na pozemské dění je v principu jednoduchá, ale v praxi složitá. Jevy jako zemětřesení vyvolávají chvění ve spodní části atmosféry. To může mít podobu zvukového vlnění, rázových vln nebo pomalu se pohybujícího fenoménu zvaného atmosférické gravitační vlny. Tyto oscilace se obvykle rozlévají do všech stran, tedy i nahoru do ionosféry.

Než se tam dostanou, musejí tyto vlny projít elektricky neutrální plynnou vrstvou pod ionosférou. To komplikuje jejich dálkové měření, protože nevznikají žádné elektrické signály, jako například rádiové záření, které by detektory mohly využít. To se ovšem změní hned, jak vlny dospějí do ionosféry. Pohyb nabitých částic (elektronů a atomů s elektrickým nábojem zvaných iony či ionty, po nichž je ionosféra pojmenována) reagujících na procházející vlny lze měřit několika způsoby. Jednou možností je jejich vliv na příjem satelitního signálu GPS (tak bylo zaznamenáno nepálské zemětřesení).

Další variantou je využití ionosond, což jsou speciální radarová zařízení, která odrážejí rádiové vlny od této vrstvy atmosféry. Třetí možností je pak využití rádiových vln ke stimulaci ionosféry, aby se rozzářila. Vytvoří se tak jakási umělá polární záře, v níž lze sledovat ionosférické pohyby. Pozorování ionosférických vln potom může odpovědět na otázky, jak tyto vlny vznikají. Ale to vyžaduje nashromáždění spousty dat, abychom pochopili, co se v ionosféře vlastně odehrává.

Jedním z prvních cílů AtmoSense bude odhalování a zkoumání fenoménů v blízkosti zemského povrchu – bouří, zemětřesení, sopečných erupcí, těžebních prací a „horských vln“ neboli proudění větru mezi horskými hřebeny. Cílem je zjistit, zda atmosférické snímání může překonat existující metody – seismografy při zemětřeseních, Dopplerovy meteorologické radary při bouřích atd.

Poté se bude projekt snažit sbírat data za hranicemi možností současných senzorů. Radary například dokážou sledovat polohu bouří, ale AtmoSense by mohl poznat, kolik energie bouře uvolňuje a z toho určit, zda slábne, nebo sílí. Také seismologie by mohla z nového systému profitovat. Podle plukovníka Lewise „mohou existovat předzvěsti zemětřesení, které nelze na zemi detekovat“. To by skýtalo lákavou možnost včasného varování před zemětřesením.

Na dronech i balonech

Ozbrojené síly, které projekt financují, ovšem zajímá především možnost získat informace o odpálení raket a podzemních jaderných zkouškách. To by rozhodně mělo být v možnostech plně rozvinutého systému. Ale je možné, že AtmoSense dokáže odhalit i méně výrazné jevy.

Pokud lze v ionosféře například sledovat rázové vlny vyvolané prolétávajícím meteorem, nešlo by odhalit i nadzvukovou střelu? Nebo letadlo? Dřívější výzkum naznačuje, že lze tímto způsobem detekovat dokonce i detonaci pouhé tuny výbušnin. Se správnými senzory a filtry by se daly odhalit ještě menší vzruchy. Plukovník Lewis má v úmyslu zkoumat nové metody jejich detekce a současně vylepšovat ty staré. Mezi ty uvažované nové patří přístroje vynesené do ionosféry na dronech či balonech, které se vydrží vznášet vysoko nad povrchem i několik dní v kuse.

AtmoSence nyní čekají měsíce a roky testů, ale pokud všechno půjde, jak má, výsledkem bude první skutečně globální panoptikon.

© 2020 The Economist Newspaper Limited
All rights reserved. Publikováno na základě licence s The Economist, přeloženo týdeníkem Hrot.
Originální článek v angličtině najdete na www.economist.com.

Článek vyšel v tištěném vydání týdeníku Hrot. Předplatit si ho můžete ZDE.

 

Týdeník hrot

  • Peníze leda zadarmo
  • Covid na mozku
  • Naběhnutí na solární vidle
Objednat nyní