La nostra storia della Guerra Fredda offre ora agli scienziati la possibilità di comprendere meglio il complesso sistema spaziale che ci circonda. La meteorologia spaziale, che può includere cambiamenti nell'ambiente magnetico terrestre, è solitamente innescata dall'attività del sole, ma i dati recentemente declassificati sui test di esplosione nucleare ad alta quota hanno fornito un nuovo sguardo ai meccanismi che hanno innescato le perturbazioni in quel sistema magnetico. Tali informazioni possono aiutare a supportare gli sforzi della NASA per proteggere i satelliti e gli astronauti dalle radiazioni naturali insite nello spazio.

Dal 1958 al 1962, gli Stati Uniti e l'URSS hanno eseguito test ad alta quota con nomi in codice esotici come Starfish, Argo e Teak. I test sono finiti da tempo, e gli obiettivi all'epoca erano militari. Oggi, però, possono fornire informazioni cruciali su come gli esseri umani possono influenzare lo spazio. I test, e altre condizioni meteorologiche spaziali indotte dall'uomo, sono al centro di un nuovo studio completo pubblicato in Recensioni di scienze spaziali .

"I test sono stati un esempio estremo generato dall'uomo di alcuni degli effetti meteorologici spaziali causati frequentemente dal sole, " ha detto Phil Erickson, vicedirettore dell'Haystack Observatory del MIT, Westford, Massachusetts, e coautore del documento. "Se comprendiamo cosa è successo nell'evento in qualche modo controllato ed estremo causato da uno di questi eventi causati dall'uomo, possiamo capire più facilmente la variazione naturale nell'ambiente vicino allo spazio."

Nell'insieme, tempo spaziale? che colpisce la regione dello spazio vicino alla Terra in cui viaggiano astronauti e satelliti? è tipicamente guidato da fattori esterni. Il sole emette milioni di particelle ad alta energia, il vento solare, che corre attraverso il sistema solare prima di incontrare la Terra e la sua magnetosfera, un campo magnetico protettivo che circonda il pianeta. La maggior parte delle particelle cariche viene deviata, ma alcuni si fanno strada nello spazio vicino alla Terra e possono avere un impatto sui nostri satelliti danneggiando l'elettronica di bordo e interrompendo le comunicazioni o i segnali di navigazione. Queste particelle, insieme all'energia elettromagnetica che li accompagna, può anche causare aurore, mentre le variazioni del campo magnetico possono indurre correnti che danneggiano le reti elettriche.

I test della Guerra Fredda, che ha fatto esplodere esplosivi ad altezze comprese tra 16 e 250 miglia sopra la superficie, imitato alcuni di questi effetti naturali. Alla detonazione, una prima onda d'urto espulse una palla di fuoco in espansione di plasma, un gas caldo di particelle caricate elettricamente. Questo ha creato un disturbo geomagnetico, che distorceva le linee del campo magnetico terrestre e induceva un campo elettrico sulla superficie.

Alcuni dei test hanno persino creato cinture di radiazioni artificiali, simile alle naturali cinture di radiazioni di Van Allen, uno strato di particelle cariche tenute in posizione dai campi magnetici della Terra. Le particelle cariche intrappolate artificialmente sono rimaste in numero significativo per settimane, e in un caso, anni. Queste particelle, naturale e artificiale, possono influenzare l'elettronica sui satelliti ad alta quota, in effetti alcuni hanno fallito a causa dei test.

Sebbene le cinture di radiazioni indotte fossero fisicamente simili alle cinture di radiazioni naturali della Terra, le loro particelle intrappolate avevano energie diverse. Confrontando le energie delle particelle, è possibile distinguere le particelle generate dalla fissione e quelle naturalmente presenti nelle fasce di Van Allen.

Altri test hanno imitato altri fenomeni naturali che vediamo nello spazio. La prova del teak, che ha avuto luogo il 1 agosto, 1958, era notevole per l'aurora artificiale che ne risultava. Il test è stato condotto su Johnston Island nell'Oceano Pacifico. Lo stesso giorno, l'Osservatorio Apia nelle Samoa occidentali ha osservato un'aurora molto insolita, che di solito si osservano solo ai poli. Le particelle energetiche rilasciate dal test probabilmente hanno seguito le linee del campo magnetico terrestre fino alla nazione insulare polinesiana, inducendo l'aurora. Osservando come i test hanno causato l'aurora, può fornire informazioni su quali sono anche i meccanismi aurorali naturali.

Più tardi quello stesso anno, quando sono stati condotti i test Argus, effetti sono stati osservati in tutto il mondo. Questi test sono stati condotti ad altitudini più elevate rispetto ai test precedenti, permettendo alle particelle di viaggiare più lontano intorno alla Terra. Sono state osservate improvvise tempeste geomagnetiche dalla Svezia all'Arizona e gli scienziati hanno utilizzato il tempo osservato degli eventi per determinare la velocità con cui hanno viaggiato le particelle dell'esplosione. Hanno osservato due onde ad alta velocità:la prima viaggiava a 1, 860 miglia al secondo e il secondo, less than a fourth that speed. Unlike the artificial radiation belts, these geomagnetic effects were short-lived, lasting only seconds.

Atmospheric nuclear testing has long since stopped, and the present space environment remains dominated by natural phenomena. Però, considering such historical events allows scientists and engineers to understand the effects of space weather on our infrastructure and technical systems.

Such information adds to a larger body of heliophysics research, which studies our near-Earth space environment in order to better understand the natural causes of space weather. NASA missions such as Magnetospheric Multiscale (MMS), Van Allen Probes and Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) study Earth's magnetosphere and the causes of space weather. Other NASA missions, like STEREO, constantly survey the sun to look for activity that could trigger space weather. These missions help inform scientists about the complex system we live in, and how to protect the satellites we utilize for communication and navigation on a daily basis.