Лунная ракета NASA SLS продырявила ионосферу Земли так, что это могло вызвать фатальные сбои GPS

Работа группы тайваньских учёных показала потенциально фатальные последствия запусков крупнейших ракет на систему глобального позиционирования (GPS). Поскольку на GPS завязаны дроны и беспилотные автомобили, подобные сбои чреваты авариями и катастрофами.

Для оценки воздействия запусков ракет на ионосферу планеты и работу системы GPS учёные воспользовались сетью станций для слежения за движением тектонических плит Земли. Эти станции обладают высокоточными GPS-приёмниками и способны дать наиболее точную картину происходящего с сетью глобального позиционирования.

Ионосфера Земли простирается от 48 до 965 км над уровнем моря. В этом слое находятся свободные электроны — это ионизированная область верхних слоёв атмосферы. Прохождение ракеты через эту область влияет на локальную плотность и распределение электронов и, опосредованно, на задержки сигналов GPS, поскольку спутники GPS находятся гораздо выше — на высоте 20 200 км, — а сигналы от них до поверхности Земли проходят через возмущённую ионосферу.

Как показали данные измерений наземных датчиков, запуск ракеты миссии Artemis II трижды вызвал масштабные возмущения ионосферы Земли. Первое произошло непосредственно при старте 1 апреля 2026 года и сопровождалось распространением акустических и гравитационных волн. Второе было зафиксировано после включения двигателей верхней ступени для повышения апогея орбиты, примерно через 1 ч 48 мин после старта. Третий эпизод возник после выполнения манёвра разгона на траекторию полёта к Луне, приблизительно через 25 ч после запуска. Последние два события сопровождались особенно выраженными изменениями электронной концентрации в ионосфере.

Наиболее масштабное возмущение было связано со вторым эпизодом — оно распространилось примерно на 50 градусов долготы над Северной Америкой, то есть примерно на 5000 км. По словам исследователей, воздействие создаётся не только механическим прохождением ракеты через атмосферу: продукты сгорания ракетного топлива, попадая в ионизированную среду, вызывают химические реакции, приводящие к уменьшению концентрации свободных электронов. Дополнительную роль играют ударные волны, распространяющиеся от ракеты. Примечательно, что последующие включения двигателей, несмотря на значительно меньшую тягу по сравнению со стартовыми ускорителями SLS, вызвали более сильные возмущения ионосферы. Это указывает на важность высоты и условий проведения манёвров с использованием двигателей.

В результате изменения электронной концентрации влияют на скорость распространения радиосигналов GPS. По оценке авторов работы, такие возмущения могут приводить к ошибкам определения координат в несколько метров, что потенциально существенно для беспилотных автомобилей и дронов. В то же время авторы не приводят случаев последствий сбоев во время исторического старта ракеты с экипажем и последующих манёвров на орбите Земли. Если такие случаи были, то история о них умалчивает.

Возмущение сигналов GPS под воздействием ракеты SLS было в десять раз сильнее, чем всё, что наблюдалось во время испытаний космического корабля Starship. Очевидно, что будущие лунные и марсианские миссии также будут сильно воздействовать на систему глобального позиционирования, которая будет только расширяться и повышать точность. Из этого следует сделать далеко идущие выводы и принять меры, пока ничего фатального не произошло. Если же ничего не предпринимать, то связанные с подобными ошибками GPS несчастные случаи — лишь вопрос времени.