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| - Space environment is a branch of astronautics, aerospace engineering and space physics that seeks to understand and address conditions existing in space that affect the design and operation of spacecraft. A related subject, space weather, deals with dynamic processes in the solar-terrestrial system that can give rise to effects on spacecraft, but that can also affect the atmosphere, ionosphere and geomagnetic field, giving rise to several other kinds of effects on human technologies. Radiation in space usually comes from three main sources: (en)
- L'ambiente spaziale è una branca dell'astronautica, dell'ingegneria aerospaziale e della fisica spaziale che si interessa di capire e affrontare le condizioni esistenti nello spazio che influenzano la progettazione e l'operatività dei veicoli spaziali. Un argomento correlato, il tempo meteorologico spaziale, riguarda i processi dinamici nel sistema Sole-Terra che influiscono sulle astronavi ma che possono anche influenzare l'atmosfera, la ionosfera e il campo magnetico dando vita ad altri effetti sulle tecnologie umane. (it)
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| - Space environment is a branch of astronautics, aerospace engineering and space physics that seeks to understand and address conditions existing in space that affect the design and operation of spacecraft. A related subject, space weather, deals with dynamic processes in the solar-terrestrial system that can give rise to effects on spacecraft, but that can also affect the atmosphere, ionosphere and geomagnetic field, giving rise to several other kinds of effects on human technologies. Effects on spacecraft can arise from radiation, space debris and meteoroid impact, upper atmospheric drag and spacecraft electrostatic charging. Radiation in space usually comes from three main sources: 1.
* The Van Allen radiation belts 2.
* Solar proton events and solar energetic particles; and 3.
* Galactic cosmic rays. For long-duration missions, the high doses of radiation can damage electronic components and solar cells. A major concern is also radiation-induced "single-event effects" such as single event upset. Crewed missions usually avoid the radiation belts and the International Space Station is at an altitude well below the most severe regions of the radiation belts. During solar energetic events (solar flares and coronal mass ejections) particles can be accelerated to very high energies and can reach the Earth in times as short as 30 minutes (but usually take some hours). These particles are mainly protons and heavier ions that can cause radiation damage, disruption to logic circuits, and even hazards to astronauts. Crewed missions to return to the Moon or to travel to Mars will have to deal with the major problems presented by solar particle events to radiation safety, in addition to the important contribution to doses from the low-level background cosmic rays. In near-Earth orbits, the Earth's geomagnetic field screens spacecraft from a large part of these hazards - a process called . Space debris and meteoroids can impact spacecraft at high speeds, causing mechanical or electrical damage. The average speed of space debris is 10 km/s (22,000 mph; 36,000 km/h) while the average speed of meteoroids is much greater. For example, the meteoroids associated with the Perseid meteor shower travel at an average speed of 58 km/s (130,000 mph; 210,000 km/h). Mechanical damage from debris impacts have been studied through space missions including LDEF, which had over 20,000 documented impacts through its 5.7-year mission. Electrical anomalies associated with impact events include ESA's Olympus spacecraft, which lost attitude control during the 1993 Perseid meteor shower. A similar event occurred with the Landsat 5 spacecraft during the 2009 Perseid meteor shower. Spacecraft electrostatic charging is caused by the hot plasma environment around the Earth. The plasma encountered in the region of the geostationary orbit becomes heated during geomagnetic substorms caused by disturbances in the solar wind. "Hot" electrons (with energies in the kilo-electron volt range) collect on surfaces of spacecraft and can establish electrostatic potentials of the order of kilovolts. As a result, discharges can occur and are known to be the source of many spacecraft anomalies. Solutions devised by scientists and engineers include, but are not limited to, spacecraft shielding, special "hardening" of electronic systems, various collision detection systems. Evaluation of effects during spacecraft design includes application of various models of the environment, including radiation belt models, spacecraft-plasma interaction models and atmospheric models to predict drag effects encountered in lower orbits and during reentry. The field often overlaps with the disciplines of astrophysics, atmospheric science, space physics, and geophysics, albeit usually with an emphasis on application. The United States government maintains a Space Weather Prediction Center at Boulder, Colorado. The Space Weather Prediction Center (SWPC) is part of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). SWPC is one of the National Weather Service's (NWS) National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Space weather effects on Earth can include ionospheric storms, temporary decreases in ozone densities, disruption to radio communication, to GPS signals and submarine positioning. Some scientists also theorize links between sunspot activity and ice ages. [1] (en)
- L'ambiente spaziale è una branca dell'astronautica, dell'ingegneria aerospaziale e della fisica spaziale che si interessa di capire e affrontare le condizioni esistenti nello spazio che influenzano la progettazione e l'operatività dei veicoli spaziali. Un argomento correlato, il tempo meteorologico spaziale, riguarda i processi dinamici nel sistema Sole-Terra che influiscono sulle astronavi ma che possono anche influenzare l'atmosfera, la ionosfera e il campo magnetico dando vita ad altri effetti sulle tecnologie umane. Gli effetti sulle navicelle spaziali possono derivare dalle radiazioni, da detriti spaziali e impatti di meteoroidi, dall'attrito atmosferico alle alte quote e dal caricamento elettrostatico delle astronavi. Le radiazioni nello spazio provengono tipicamente da tre sorgenti principali: (i) le Fasce di Van Allen; (ii) le tempeste protoniche solari e le particelle energetiche solari; (iii) i raggi cosmici galattici. Per le missioni di lunga durata le alti dosi di radiazione possono danneggiare i componenti elettronici e le celle solari. A preoccupare sono anche gli effetti di un evento singolo provocato dalle radiazioni come può essere la modifica di un bit di memoria. Le missioni con equipaggio di solito evitano le fasce radiative come nel caso della Stazione spaziale internazionale che si trova a una quota ben al di sotto delle più intense fasce radiative. Durante gli eventi energetici solari (brillamenti ed espulsioni di masse coronali) le particelle possono essere accelerate fino ad altissimi livelli energetici e possono raggiungere la Terra in soli 30 minuti (anche se di solito impiegano delle ore). Queste particelle sono prevalentemente protoni e ioni pesanti che possono causare danni radiativi e disturbi nei circuiti logici e costituire un pericolo per gli astronauti. Le missioni con equipaggio che torneranno sulla Luna o che viaggeranno verso Marte dovranno fare i conti con i problemi posti dalle particelle solari in tema di sicurezza radiativa nonché da quelli derivanti dai raggi cosmici di sottofondo sia pure a bassi livelli. Nelle orbite prossime alla Terra, il campo geomagnetico terrestre scherma i veicoli spaziali da gran parte di questi pericoli, processo noto col nome di schermo geomagnetico.I detriti spaziali e i meteoroidi possono scontrarsi con i veicoli spaziali ad alte velocità causando danni meccanici o elettrici. La velocità media dei detriti spaziali è di 10 km/s mentre la velocità media dei meteoroidi è molto maggiore. Per esempio, i meteoroidi associati alle Perseidi viaggiano a una velocità media di 58 km/s. Danni meccanici dovuti all'urto con i detriti sono stati studiati durante alcune missioni spaziali tra cui quella dell'LDEF, soggetto a oltre 20.000 urti documentati nell'arco dei 5,7 anni di missione. Anomalie elettriche imputabili a urti si sono verificate sulla navicella spaziale Olympus dell'ESA che ha perso il controllo dell'assetto durante la pioggia meteorica delle Perseidi del 1993. Un evento simile si verificò sulla navicella spaziale Landsat 5 durante la pioggia meteorica delle Perseidi del 2009. Il caricamento elettrostatico delle astronavi è causato dal plasma caldo che circonda la Terra. Il plasma che si incontra nella regione dell'orbita geostazionaria si surriscalda durante le sottotempeste geomagnetiche a causa del vento solare. Elettroni "caldi" (con energia dell'ordine dei kilo-electron volt) si raccolgono sulle superfici delle astronavi e possono dar luogo a potenziali elettrostatici dell'ordine di kilovolt. In tal caso si possono verificare delle scariche che giustificano parecchie anomalie riscontrate sulle navicelle spaziali. Alcune soluzioni elaborate da scienziati e ingegneri consistono nella schermatura dei veicoli spaziali, nell'hardnening dei sistemi elettronici e in vari sistemi di rilevamento delle collisioni. La valutazione degli effetti durante la progettazione delle astronavi comprende l'utilizzo di vari modelli ambientali tra cui quelli delle fasce di radiazione, quelli di interazione plasma-astronave e quelli atmosferici che predicono l'effetto dell'attrito riscontrato alle basse orbite e durante la fase di rientro. L'ambiente spaziale è una branca che spesso si sovrappone ad altre discipline quali l'astrofisica, la scienza dell'atmosfera, la fisica spaziale e la geofisica, anche se di solito enfatizza maggiormente il lato applicativo. Il governo degli Stati Uniti ha istituito lo Space Weather Prediction Center a Boulder, Colorado. Lo Space Weather Prediction Center (SWPC) fa parte del National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). L'SWPC è uno dei National Centers for Environmental Prediction (NCEP) del National Weather Service (NWS). Gli effetti del tempo meteorologico spaziale sulla Terra può comprendere le tempeste ionosferiche, le riduzioni temporanee della densità dell'ozono e i disturbi alle comunicazioni radio, ai segnali GPS e alla localizzazione dei sottomarini. Alcuni scienziati hanno anche ipotizzato un collegamento tra l'attività delle macchie solari e le ere glaciali. [1] (it)
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