Warum sollte Space Cube 1.0 so viele On-Orbit Upsets über Südamerika haben?

Die untere Karte scheint die South Atlantic Anomaly (SAA) zu zeigen, ein Gebiet, in dem der innere Van-Allen-Strahlungsgürtel der Erdoberfläche am nächsten kommt.

Aus dem verlinkten Artikel:

Der Effekt wird durch die Nichtkonzentrizität der Erde und ihres magnetischen Dipols verursacht. Die SAA ist die erdnahe Region, in der das Magnetfeld der Erde relativ zu einem idealisierten erdzentrierten Dipolfeld am schwächsten ist.

Der Artikel gibt eine gute Seitenansicht, die die Asymmetrie zeigt:

Umlaufende Objekte, die die SAA passieren, sind im Vergleich zu anderen Teilen ihrer Umlaufbahn einem erhöhten Strahlungsfluss ausgesetzt.

Bearbeiten: Hier ist ein Bild aus meiner persönlichen Sammlung, das die Ausbilderstation des Shuttle Mission Simulator (von vor langer Zeit) zeigt. An der gegenüberliegenden Wand sehen Sie eine gerahmte Kopie einer Bodenspurkarte aus Papier, auf der die südatlantische Anomalie grau markiert ist. Ich wünschte, ich hätte eine Nahaufnahme! Aber Sie können sehen, dass es keine nordatlantische Anomalie gibt.

Ich bin etwas spät dran, aber ich wollte dies als Ergänzung zur Antwort von @OrganicMarble hinzufügen .

Genau wie das Gravitationsfeld der Erde ist auch ihr Magnetfeld klumpig. Aber die Klumpigkeit zeigt sich anders.

Für das Schwerefeld der Erde beginnen wir mit dem Monopolfeld oder der zentralen Anziehungskraft. Die Erde hat kein Dipol-Schwerkraftfeld, weil das per Definition auf Null gesetzt wird, wo sich das Zentrum befindet. Die erste Korrektur ist das axialsymmetrische Quadrupolfeld, das durch die Abflachung der Erde verursacht wird, die durch die Erdrotation verursacht wird und als J2 ausgedrückt wird.

Dies ist gut auf den Äquator der Erde ausgerichtet, da es durch Rotation erzeugt wird.

Für das Erdmagnetfeld gibt es natürlich kein Monopolfeld und der erste Term ist das Dipolfeld. Aber da so viel intellektuelle Trägheit in die Idee investiert wird, dass das Feld der Erde ein Dipol ist, ist es einfacher, die Abweichung oder „Hauptklumpigkeit“ zu erfassen, indem man sagt, dass der Dipol nicht in der Mitte des Feldes liegt, anstatt über Terme höherer Ordnung zu sprechen Erde und sie ist um etwa 11,5 Grad geneigt.

Dipoldenken (links, Quelle ) im Vergleich zu dem, was es ist (rechts, Quelle )

Habe ich den Zyklotronradius erwähnt?

Teilchen werden in den van-Allen-Strahlungsgürteln eingefangen, weil ihre niedrige Energie sie dort hält. Wenn der Zyklus in spiralförmigen Umlaufbahnen um die Feldlinien herumläuft, erreichen sie ein Nord- und Südextrem, wo ihr Zyklotronradius, der auf ihrer Energie basiert, sie daran hindert, weiter zu reisen; alle Geschwindigkeiten müssen senkrecht zu den Feldlinien sein. An diesem Punkt "spiegeln" oder reflektieren sie zurück und gehen den anderen Weg, um die Dinge locker zu machen.

Wenn das Feld schwach ist, bewegt sich dieser Spiegel oder Reflexionspunkt näher an die Erdoberfläche, manchmal bis auf etwa 200 km, und das schickt die ISS auf ihrer nominellen Umlaufbahn von 400 km direkt durch das Ende des inneren Van-Allen-Gürtels durchquert die Südatlantik-Anomalie.

Die Antwort von @OrganicMarble enthält das Bild unten, in dem Sie sehen, wie sich die "Zehe" des inneren Van-Allen-Strahlungsgürtels auf der rechten Seite der Erde nähert.

Wenn Sie einfach ein um 500 Kilometer geneigtes und versetztes Dipolfeld einzeichnen, können Sie die "Schwachstelle" im Feld der Erde qualitativ nachbilden. Die echte Anomalie scheint eine andere Form und einen schärferen Übergang zu haben, und das liegt daran, dass das Dipolmodell einfach keine gute Annäherung ist. Es ist was es ist.

unten: Diagramm einer Schätzung der Feldstärke der Erde in LEO basierend auf einer Neigung von 11,5 Grad und einem Versatz des Erddipols von 500 km für Breiten zwischen 50 N und 50 S; Python .

unten: Diagramm der Südatlantik-Anomalie , eine Zunahme der Strahlung , die mit Gebieten mit der geringsten Magnetfeldstärke korreliert.

Die beiden Plots sollten nicht direkt verglichen werden, da sie sehr unterschiedliche Dinge zeigen.

Quelle von hier