Holenderscy naukowcy, prowadząc rutynowe obserwacje wyładowań atmosferycznych, natrafili na regularne, powtarzające się emisje fal radiowych. Ich źródłem nie były jednak burzowe chmury, a przelatujący akurat w zasięgu instrumentów Boeing 777 linii KLM. Dokładna analiza ujawniła, że fale nie pochodziły z miejsc, w których się ich spodziewano. Samoloty od dziesięcioleci wyposaża się w specjalne rozpraszacze ładunków elektrostatycznych, potocznie zwane knotami. Paradoksalnie, to właśnie z tych zabezpieczeń nie zarejestrowano żadnych sygnałów. Elektryczność wyładowywała się gdzie indziej, całkowicie poza systemem monitoringu.
Nieoczekiwane źródła emisji radiowej
LOFAR, czyli rozległa sieć niskoczęstotliwościowych anten rozsianych głównie po Holandii, okazał się narzędziem zdolnym do wglądu w procesy, których nie opisują podręczniki. Precyzyjne dane wskazały trzy konkretne miejsca na kadłubie samolotu, z których biły impulsy radiowe. Dwa źródła znajdowały się w okolicach silników, a trzecie, szczególnie aktywne, umiejscowiono na ogonie. To ostatnie zachowywało się w specyficzny, niemal rytmiczny sposób.
Czytaj też: Elektryczna kontrola stanów kwantowych może odmienić komputery przyszłości. Klucz do sukcesu? Germanen
Pomimo tego, że samolot leciał przez chmury na wysokości 8 km, nie wykryliśmy żadnych emisji z knotów elektrostatycznych – tłumaczy Olaf Scholten z Uniwersytetu w Groningen
Emisje z tylnej części maszyny powtarzały się średnio co 25 milisekund, choć odstępy czasowe między impulsami potrafiły się wahać. Charakterystyczna polaryzacja tych fal, niemal prostopadła do kadłuba, silnie sugerowała, że ich źródłem może być któraś z pokładowych jednostek elektrycznych. Badacze wysunęli hipotezę, iż winowajcą jest pomocniczy agregat prądotwórczy (APU), który znajduje się dokładnie w rejonie zarejestrowanych sygnałów. Sygnały związane z silnikami prezentowały się inaczej – wyglądały, jakby pochodziły nie z jednego punktu, a z rozproszonej „chmury” o średnicy kilku metrów. Co ciekawe, obserwacje udało się potwierdzić na drugim samolocie, Airbusie, lecącym jeszcze wyżej, na granicy 11,6 kilometra.
Precyzja pomiaru sięga kilkudziesięciu centymetrów
Nieplanowane odkrycie zmusiło zespół do udoskonalenia technik analitycznych. Opracowali oni dynamiczną procedurę obrazowania, nazwaną ATRI-D, która automatycznie dostosowuje okna czasowe analizy do charakteru rejestrowanych sygnałów. Efekty przerosły oczekiwania.
Nasze wyniki wskazują, że dzięki ulepszonej procedurze precyzja lokalizacji silnych impulsów jest lepsza niż 50 cm, a orientacja polaryzacji liniowej jest dokładna w granicach 25° – podkreślają autorzy publikacji w Nature Communications
Tak niespotykana dokładność w lokalizacji źródła emisji z obiektu poruszającego się z prędkością przelotową otwiera zupełnie nowe możliwości diagnostyczne. Scholten zwraca uwagę, iż zebrane dane powinny zainteresować branżę lotniczą. Gromadzące się podczas lotu przez zamarznięte chmury ładunki elektrostatyczne stanowią realne zagrożenie – w skrajnych przypadkach mogą wywołać iskrę zdolną do uszkodzenia poszycia lub systemów pokładowych. Dotychczasowe zabezpieczenia, choć sprawdzone, mogą okazać się niewystarczające, skoro kluczowe wyładowania omijają przygotowane dla nich „ścieżki”.
Czytaj też: Komputery kwantowe na złotym turbodoładowaniu, czyli jak złoto wraca do roli supermateriału
Odkrycie ma także drugie dno, związane z ochroną przed piorunami. Wiadomo, że wiele uderzeń w samoloty jest inicjowanych właśnie przez wyładowanie wysyłane z maszyny w stronę chmury. Lepsze poznanie mechanizmów powstawania takich impulsów może pomóc w projektowaniu efektywniejszych systemów, choć potrzeba dalszych obserwacji, by w pełni zrozumieć, w jaki sposób samoloty generują te bardzo wysokie częstotliwości. Paradoksalnie, technologia stworzona do patrzenia w głąb wszechświata, może najpierw pomóc nam lepiej zrozumieć to, co dzieje się tuż nad naszymi głowami.