به بهانه ی زلزله ی اخیر در ترکیه و شایعاتی درباره ی اینکه پروژه هارپ نقشی در اون داشته ، میخوایم امروز ببینیم که هارپ چیه و برای چه هدفی ساخته شده و آیا اصلا امکان داره که باعث زمین لرزه حتی با اندازه ی یک صدم ریشتر بشه یا نه..!
هارپ(HAARP) یا High-frequency Active Auroral Research Program ،یک پروژه ی تحقیقاتی-علمی برای مطالعه ی خواص و رفتار یونوسفر هست.
برای اینکه بفهمیم هارپ چه کار میکنه ، اول باید اطلاعاتمون درباره ی یونوسفر کامل باشه. برای همین ابتدا بریم و با یونوسفر آشنا بشیم...
یونوسفر یا در فارسی یون سپهر ، یک لایه ی منفرد و منحصر به فرد نیست ، بلکه مجموعه ای از چند منطقه در اتمسفر زمینِ که در این مناطق ، مولکول های دارای بار الکتریکی(یونیزه) تعدادشون نسبتا زیاد هست.
پرتوهای ایکس و ماورابنفش خورشید به صورت مداوم با مولکول ها و اتم های گازی لایه فوقانی اتمسفر زمین ، برخورد میکنن. و در اثر این برخوردهاست که برخی الکترون ها از اتم های خودشون جدا میشن و در نتیجه الکترون های آزاد و یون های با بار الکتریکی(اتم هایی که الکترون از دست دادن) ایجاد میشن. و در نتیجه ی این فرایند ، هوا از حالت گاز به حالت پلاسما(گاز یونیزه شده) تغییر میکنه.
یون(بار الکتریکی مثبت) ها و الکترون(بار الکتریکی منفی) های آزاد متحرک هستن و رفتار متفاوتی نسبت به اتم ها و مولکول های خنثی از خودشون بروز میدن.
یکی از بارزترین این رفتار ها ، تبدیل کردن هوا (که از گاز به پلاسما تغییر حالت داده) به رسانای قدرتمند جریان های الکتریکی هست. تجمع این یون ها و الکترون های آزاد در ارتفاعات مختلفی از اتمسفر زمین رخ میده ، اما تجمیع این ها در کنار هم رو ، یونوسفر میگیم.
اتمسفر زمین ، سه ناحیه یونوسفر داره. و همون طور که در داخل تصویر بالا مشخص هست ، به این سه ناحیه ، لایه D, لایه E و لایه F میگن. این سه لایه مرز مشخصی ندارن و ارتفاعشون هم بسته به روز یا شب بودن و طی فصل های مختلف ، تغییر میکنه.
ناحیه D کم ارتفاع ترین ناحیه هست که از ارتفاع 60 تا 70 کیلومتری از سطح زمین شروع میشه و تا ارتفاع 90 کیلومتری امتداد پیدا میکنه.
ناحیه E لایه ی دوم هست که از ارتفاع حدود 90 تا 100 کیلومتری از سطح زمین آغاز میشه و تا حدود 120 تا 150 کیلومتری از سطح زمین امتداد داره.
و در نهایت لایه ی سوم و مرتفع ترین ناحیه ی یونوسفر رو داریم ؛ ناحیه F از ارتفاع 150 کیلومتری شروع و حتی تا ارتفاع 500 کیلومتری از سطح زمین امتداد پیدا میکنه.
این سه ناحیه از هم جدا نیستن و از طریق لایه های مختلف جو زمین با هم دیگه در ارتباط اند. یونوسفر لایه D معمولا در بخش بالایی لایه مزوسفر تشکیل میشه. یونوسفر ناحیه E معمولا در بخش های پایین تر لایه ی ترموسفر شکل میگیره ، و ناحیه F هم معمولا در بخش بالایی ترموسفر قرار میگیره.
همون طور که در تصویر هم دیدید ، وضعیت یونوسفر در شب با وضعیتش در روز فرق میکنه ، چرا؟
چون طی روز ، تابش مداوم اشعه ماورابنفش خورشید ، الکترون ها رو از اتم ها جدا میکنه که در نتیجه تعداد زیادی یون و الکترون آزاد ایجاد میشه و در عین حال ، همزمان تعدادی از یون ها و الکترون ها آزاد به هم برخورد میکنن و به شکل اولیه ی خودشون برمیگردن!
ولی در طول شب و به دلیل نبود اشعه های خورشید ، بازترکیب الکترون ها با اتم هاشون سرعت میگیره و در نتیجه تعداد یون ها کاهش پیدا میکنه.
به همین دلیل هست که شب ها ، ناحیه D یونوسفر کاملا ناپدید میشه و همچنین ناحیه E به نسبت زیادی تضعیف میشه (داخل تصویر اشاره شده به این موضوع).
نواحی D و E به صورت مداوم و بسته به شب یا روز بودن در حال تغییر هستن اما ناحیه F در طول شب هم تفاوت چندانی با روز نمیکنه ، منتها در طول روز ، به دو بخش تقسیم میشه که ما به اون دو بخش میگیم ، بخش تحتانی یا F1 و بخش فوقانی یا F2.
علاوه بر تغییرات روزانه یونوسفر و نسبت روز و شب ، این مناطق جوی در فصول مختلف سال هم تغییر میکنن و تغییرات فصلی هم دارن!
با انحراف محور عمودی زمین ، شدت تابش اشعه‌های خورشید در مناطق مختلف زمین از فصلی به فصل دیگه متغیر هستن. و به همین دلیل عر‌ض‌های جغرافیایی مختلف زمین ، گرم یا خنک میشن.
همچنین با تغییر محل حداکثر تابش پرتوهای ایکس و ماورابنفش خورشید ، یونوسفر فصل به فصل تغییر میکنه.
و این موضوع ، میزان تشکیل یون‌ها و حرکتشون در نواحی مختلف زمین رو تغییر میده. تغییرات فصلی در ترکیب شیمیایی اتمسفر هم در این خصوص تاثیر قابل توجهی داره. و نرخ بازترکیب الکترون‌ها با اتم‌ها رو که به کاهش یون‌ها در اتمسفر منجر میشه ، تغییر میده.
در بلندمدت ، چرخه بروز لکه خورشیدی که هر ۱۱ سال یک‌بار تکرار میشه ، بر وضعیت لایه‌های بالایی اتمسفر و از جمله یونوسفر بسیار موثر هست. تابش نور خورشید در طول‌موج‌های نور مرئی کمتر از ۰.۱ درصد بین حد بالا و حد پایین چرخه بروز لکه خورشیدی تغییر میکنه. اما خروجی پرتوهای ایکس و فرابنفش خورشید ، توان عملیاتی (throughput) بسیار بیشتری از چرخه خورشیدی را تغییر میده که از ۰.۱ تا بیشتر متغیر هست. پرتوهای ایکس و فرابنفش در میزان تولید یون‌های تشکیل‌دهنده یونوسفر نقش کلیدی دارن. به همین دلیل تغییرات گسترده این نوع پرتوتابی‌ها در افزایش یا کاهش چگالی یون‌ها در نواحی مختلف یونوسفر نیز بسیار موثر هستن.
و در نهایت توفان‌های ژئومغناطیسی بزرگ که در اثر شراره‌های خورشیدی و خروج جرم از تاج خورشیدی (coronal mass ejection) شکل میگیرن میتونن تغییرات موقتی شدیدی در یونوسفر پدید بیارن.
یک حباب مغناطیسی دور جو زمین رو احاطه کرده که به اون مگنتوسفر میگن ؛ بیشتر ذرات موجود در این لایه ، پلاسمای یونیزه شده هست. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی اغلب جریانی از ذرات پلاسمای باردار ایجاد میکنن. شفق قطبی در اثر برخورد ذرات پرانرژی پلاسما با ذرات گاز در یونوسفر زمین پدیدار میشه. گاهی پلاسما در مگنتوسفر زمین در راستای میدان مغناطیسی زمین و به‌سمت نواحی قطبی جریان پیدا میکنه که نتیجش میشه همین نورهای رنگارنگی که در آسمون ایجاد میشه ، که به اون شفق قطبی یا نورهای جنوبی و شمالی هم گفته میشه.
قبل از ارتباطات ماهواره ای ، اپراتورهای سامانه های ارتباطی از یونوسفر برای افزایش برد سیگنال هاشون بهره میبردن. امواج رادیویی مسیر مستقیم رو طی میکنن ، اما همه ی ما میدونیم که زمین کروی هست!
به همین دلیل در فواصل طولانی ، ممکنِ که برج فرستنده امواج نتونه برج گیرنده رو ببینه و ارتباط با اختلال مواجه بشه. اما نکته اینجاست که بعضی از امواج رادیویی با برخورد به ذرات با بار الکتریکی در یونوسفر ، منعکس میشن. بدین وسیله ، برج فرستنده میتونه با زاویه مشخصی ، امواج رادیویی رو ارسال کنه و به کمک یونوسفر و با انعکاس امواج ، ارتباط با برج گیرنده امواج برقرار میشه.
سامانه های ارتباطی با این روش برد سیگنال ها رو افزایش میدادن و ارتباطات رادیویی به این شکل گسترش پیدا کرده بود ، البته قبل از نسل ماهواره های ارتباطی.
و به همین دلیل ، اپراتورهای رادیویی باید به صورت مداوم تغییرات در یونوسفر رو در شب و روز رصد میکردن تا خللی در فرایند ارتباط برج ها پیش نیاد. نواحی مختلف یونوسفر میتونن امواج رادیویی رو خم ، جذب یا منعکس کنن و در کنار این ، امواج بسته به اینکه به کدوم ناحیه برخورد کنن ممکنِ مسیر متفاوتی رو پیش برن و همه ی این ها باعث میشه که رصد مداوم اجتناب ناپذیر باشه.
ماهواره‌های سامانه موقعیت‌یاب ماهواره‌ای (گلونا، بایدو و جی‌پی‌اس) برای تعیین محل از سیگنال‌های رادیویی کمک میگیرن. اگر سیگنال‌ها با عبور از مناطق یونوسفر خم بشن، دقت جی‌پی‌اس میتونه تا حد زیادی کاهش پیدا کنه. همچنین ، اگر فرکانس مورداستفاده این ویژگی رو داشته باشه که ناحیه یونوسفر اون رو تمامن جذب کنه ، سیگنالی در زمین دریافت نمیشه!
بنابراین برخی ارتباطات رادیویی مختل میشن ، چون سیگنال تضعیف میشه یا که ارتباط کلا قطع میشه. دانشمندان ، با سنجش و تولید مستمر مدل‌های رایانه‌ای از یونوسفر به مسئولان ارتباطات رادیویی کمک میکنن تا میزان آسیب‌ها و خطاهای ارتباطی رو ارزیابی کنن.
این پروژه ، یک برنامه پژوهشی یونوسفر فعال با فرکانس بالا هست. این پروژه از سال 1993 برای بررسی و پژوهش درباره ی لایه یونوسفر با استفاده از امواج رادیویی ELF/ULF/VLF آغاز شده.
دانشمندان در این پروژه با ایجاد یکسری تغییرات در یونوسفر که دورترین و ناشناخته‌ترین بخش جو زمینِ امکان مطالعه در مورد اون رو برای خودشون میسر میکنن و اون رو در معرض آزمایش قرار میدن.
هارپ این کار رو با امواج رادیویی فرکانس بالا که توسط رادارهای خودش ایجاد میشه ، انجام میده. بخشی از این امواج در ارتفاع ۱۰۰ تا ۳۵۰ کیلومتری از سطح زمین جذب میشن و باعث افزایش شتاب الکترون‌ها در اون منطقه و در نتیجه ، گرم شدن یونوسفر میشن.
هارپ از آنتن‌های مخصوص شامل ۱۸۰ برج آنتن آلومینیومی به ارتفاع ۵۰/۲۳ متر تشکیل شده که روی زمین پهناوری به مساحت ۲۳٬۰۰۰ متر مربع در آلاسکا نصب شدن. این آنتن‌ها امواج مافوق کوتاه ELF/ULF/VLF رو با ۳٫۶ مگاوات ERP تولید میکنن و به یونوسفر می‌فرستن.
پروژه ی هارپ به لطف انتقال دهنده‌های قوی خودش ، برای مطالعه‌ی قسمت بالای اتمسفر استفاده میشه که در علم ژئوفیزیک، به این کار ، پژوهش یونوسفری فعال میگن.
هارپ مقادیر کنترل شده و مشخصی از انرژی رو در لایه‌ای مشخص از یونوسفر ایجاد میکنه تا دانشمندان بتونن به بررسی و مطالعه‌ی فرآیندهای پیچیده‌ی فیزیکی که توسط خورشید به صورت روزانه در نواحی پلاسمایی ایجاد میشه ، بپردازن. تأثیرات این مقدار انرژی اضافه‌ی ایجاد‌شده ، در کل یونوسفر دیده نمیشه و صرفا در ناحیه‌ای محدود از بخش پوششی هارپ (شعاع ۹ تا ۴۰ کیلومتری) میشه تاثیراتش رو مشاهده کرد.
هارپ فقط با ذرات باردارِ یونیزه شده که در ناحیه‌ی پوششی بالای تجهیزات هستن ارتباط برقرار میکنه . ارتباط هارپ با ذرات باردار (الکترون یا یون مثبت) به دلیل واکنش این ذرات با میدان الکتریکی خارجی رخ میده. هارپ با اتم‌ها و مولکول‌های خنثی که حجم عظیمی از گازهای اتمسفری رو در ارتفاعات بالا تشکیل میدن ، هیچگونه تماسی نمیتونه داشته باشه!
پروژه هارپ در اصل برای تسهیل ارتباطات زیردریایی‌های مجهز به سلاح اتمی طراحی شده بود. در زمان جنگ سرد یکسری زیردریایی‌ها با سوخت هسته‌ای و مجهز به موشک‌های دارای کلاهک اتمی آمریکا و شوروی در آب‌های عمیق حرکت میکردن و یک بازی پیچیده و ادامه دار رو راه انداخته بودن ؛ داخل این بازی هر زیردریایی باید مداوم از دست دیگری پنهان بشه و در عین حال در جستجوی زیردریایی دیگه هم باشه.
زیردریایی‌ها با رفتن به زیر آب خودشون رو از شناسایی مخفی میکردن ولی با این کار امکان ارتباط با اون‌ها کم می‌شد. یکی از راه حل‌هایی که برای این مشکل پیشنهاد شد استفاده از الکتروجت‌ها بود. یعنی انتشار ذرات باردار در یونوسفر که مثل یک آنتن واقعی عمل میکرد و امکان فرستادن پیام به زیردریایی‌ها رو هم فراهم میکرد.
وقتی در اواسط دهه ۱۹۸۰ این فرضیه به طور آزمایشگاهی ثابت شد ، تلاش برای ساخت تأسیساتی برای این پروژه هم آغاز شد. در اون زمان نیروی هوایی آمریکا در حال برچیدن سایت‌های راداری بود که وظیفه رهگیری بمب‌افکنهای شوروی رو داشتن.
یکی از این تأسیسات در گاکونا(نزدیک آلاسکا) قرار داشت که مکان ایده‌آلی برای ساخت تأسیسات هارپ بود. در این مرکز نیروی دریایی امکان بررسی امواج ELF رو داشت و یک گرم‌کننده یونوسفری هم برای دانشمندان فراهم می‌شد ضمن اینکه ادامه حیات این تأسیسات نظامی رو هم در آلاسکا تضمین میکرد.
با این وجود حتی پیش از آغاز ساخت هارپ بحث‌هایی در مورد این که چنین تأسیساتی برای چه منظور ساخته و استفاده خواهد شد ، پا گرفت.
تد استیونز ، سناتور وقت آلاسکا در یک کنفرانس خبری در سال ۱۹۹۰ گفت که با این تأسیسات ، انرژی شفق شمالی به زمین آورده میشه و مشکل کمبود انرژی زمین حل خواهد شد که ادعای او با موجی از تمسخر همراه شد. پسر یک نماینده دیگه آلاسکا هم گفت که هارپ در واقع یک سیستم دفاع موشکی هست!
به گفته نیکلاس پاپادولوس از مؤسسان هارپ ، این اشتباهات به این دلیل بود که یکی از مشاوران شرکت سازنده هارپ قابلیت‌های احتمالی بسیار عجیبی رو در مورد این اختراع به ثبت رسونده بود.
برای مثال اینکه از تکنولوژی مشابه هارپ میشه به عنوان یک سپر دفاعی برای تبدیل گاز طبیعی به امواج مایکروویو(یاد بتمن آغاز میکند میفته آدم!) استفاده کرد که میتونن موشک‌های شوروی رو باهاش سرنگون کنن. به گفته پاپادوپولوس این ادعا حتی در گروه مشورتی دفاعی جیسون مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت به عنوان «چرندیات» کنار گذاشته شد(یعنی نهایتن همه ی این احتمالات و تئوری ها رد شد).
با فروپاشی شوروی اهمیت ارتباط با زیردریایی‌ها کاهش پیدا کرد و حامیان تأسیسات هارپ کاربردهای دیگه ای رو برای ادامه ی حیات این پروژه مطرح کردن تا توجیهی برای ادامه ساخت اون باشه. برای مثال پیشنهاد شد در مورد قابلیت امواج برای نقشه‌نگاری سنگرهای زیرزمینی دشمن همچون سنگرهایی که کره شمالی از اون ها برای نگهداری موشک های خودش استفاده میکنه ، مطالعه بشه.
در سال ۲۰۰۲ نیز پیشنهاد شد تا در مورد امکان استفاده از تأسیسات هارپ برای مقابله با تأثیرات منفی یک انفجار اتمی در ارتفاع بالای جو زمین مطالعه صورت بگیره. چنین انفجاری با آزاد کردن الکترون‌های با انرژی بالا ، ماهواره‌های نزدیک به زمین رو در خطر قرار میده.
یک سناریوی عجیب اینِ که اگر کره شمالی در جریان یک بلبشوی نظامی اقدام به شلیک موشکی با کلاهک اتمی کند که در ۱۲۰ کیلومتری زمین منفجر بشه ؛ در این صورت اتمسفر پر از الکترون‌های قاتلی میشه که در طول چند روز سیستم الکترونیکی تمام ماهواره‌های نزدیک به زمین را از بین میبرن و این به معنای خسارتی چند صد میلیارد دلاری هست. در چنین حالتی احتمال میره که با انتشار امواج رادیویی میشه این الکترون‌ها را از اتمسفر خارج کرد.
اما به گفته مدیر برنامه هارپ با توجه به کمبود داده‌ها در این حوزه ، هیچ‌کس نمیتونه با اطمینان کامل بگه آیا چنین کاری ممکنه یا نه چون این تئوری خیلی جلوتر از یافته های علمی پیش رفته!
یک گروه از دانشمندان نیوزیلندی هم در مقاله‌ای در سال ۲۰۰۶ نوشتن که هر نوع تلاشی برای از بین بردن آثار رادیواکتیو انفجار اتمی در جو ، به اختلال بیشتر در سیستم‌های ارتباطی و ناوبری منجر خواهد شد!
برخی هم اعتقاد دارن که مقابله با انفجار اتمی در جو ، غیرممکن هست. فیلیپ کویل از مدیران سابق آزمایشگاه لایومور و از آزمایش‌کنندگان ارشد سلاح‌ها در دوره بیل کلینتون گفته:
به عقیده من تحقیقات علمی برای فهم بهتر از یونوسفر تلاشی باارزش است اما کسی نمی‌داند چه میزان انرژی برای انتقال الکترون‌ها لازم است یا تزریق چنین انرژی عظیمی چه تغییراتی در یونوسفر ایجاد خواهد کرد.
اول از همه ، استفاده ی نظامی از هارپ نیازمند این هست که این پروژه و تاسیسات زیر نظر یک نهاد نظامی اداره بشه که طبق قرارداد آگوست 2015 ، تجهیزات تحقیقاتی تحت توافق نامه مشارکت آموزش (EPA) به دانشگاه آلاسکا منتقل شد. همچنین برای تأمین و تفویض اختیارات و کنترل و مدیریت به این دانشگاه توافق نامه تحقیق و توسعه همکاری (CRADA) منعقد شد.
خلاصش میشه این که از سال 2015 ، اختیارات این پروژه از ارتش به دانشگاه آلاسکا منتقل شده(البته میدونم که دارید تو دلتون میگید این قدر خوش خیال نباش!)!
با همه ی این ها ، هارپ در دهه اخیر کاربردی تمامن تحقیقاتی و پژوهشی داشته و از اهداف نظامی و امثالهم فاصله گرفته. و مدیریت و پیشبرد این پروژه هم تمامن در اختیار دانشگاه آلاسکا هست نه نهادهای نظامی.
عده ای هم میگن که آزمایش‌های مربوط به یونوسفر ، باعث گرم شدن این ناحیه از جو میشه که باید گفت با توجه به فعل و انفعلات بی شماری که در این ناحیه انجام میشه و به خاطر ناپایداری زیادش ، اثرات آزمایش ها خیلی سریع ناپدید میشن و اثر بلندمدتی تا به امروز نداشته(اثرات آزمایش‌ها نهایتن بین 1 ثانیه تا 10 دقیقه باقی میمونن و بعد از بین میرن).
همچنین برق مورد نیاز برای این پروژه ، فقط مربوط به روشن نگه داشتن کامپیوترهاست که توسط ژنراتور داخلی این مرکز تهیه میشه.
در خصوص مضر بودن امواج رادیویی آنتن های این مرکز برای مغز انسان ، باید گفت که شدت امواج فرکانس بالا رابطه ی معکوس با فاصله‌شون از آنتن دارن و هر چی از آنتن فاصله ی بیشتری بگیرن ، شدت کمتری خواهند داشت. که این میزان با امواج تلویزیونی و رادیویی معمولی در جو برابری میکنه.
استانداردهای مربوط به دز دریافتی میدان الکترومغناطیسی توسط گزارش IEEE/ANSI C95.1-1992 و گزارش NCRP بند 86 محاسبه و بیان شده.
میزان میدان‌های الکترومغناطیسی اندازه‌گیری شده در نزدیکترین نقاطی که در دسترس عموم هستن ، پایین‌تر از بسیاری محیط‌های شهری برآورد شدن. تنها نقاطی که تا نزدیکی استانداردهای الکترومغناطیسی پیش رفتن ، زیر آنتن‌های تاسیسات بوده که فاصله ی اون ها با شهرها و مناطق مسکونی بسیار زیاد هست.
همچنین حصار و پد ماسه ای اطراف آنتن ها قرار داره که در اون ناحیه شدت امواج بیش از حد استاندارد هست ، اما خارج از این حصارها این شدت کاهش پیدا میکنه و به حد معمولی میرسه.
نزدیکترین نقطه دسترسی عمومی به تاسیسات هارپ در بزرگراه توک در فاصله ی یک کیلومتری از حصار آنتن هست و میدان انرژی در این نقطه به 10 هزار برابر کمتر از حد استاندارد کاهش یافته.
از طرف دیگه این تئوری که هارپ بر وضعیت آب و هوا تاثیر میذاره هم اساسن غلط هست!
امواج رادیویی در دامنه فرکانسی که هارپ ارسال میکنه در تروپوسفر یا استراتوسفر ، یعنی دو سطح جو که هوای زمین را تولید میکنن ، جذب نمیشن و از اونجا که برهمکنشی بین امواج ارسالی و این دو لایه وجود نداره هیچ راهی برای کنترل وضعیت آب و هوا هم وجود نخواهد داشت.
فعل و انفعالات ناشی از فعالیت های هارپ در ناحیه ای ایجاد میشن که تقریبا میشه گفت در خلاء قرار گرفته و تاثیری روی آب و هوا نداره و خیلی بالاتر از ارتفاعی هست که مربوط به وضعیت آب و هوا میشه.
و در نهایت ، با توجه به اینکه اثرات امواج و آزمایشات مربوط به هارپ ، بسیار کوتاه هستن و به سرعت از بین میرن و البته در فاصله ای رخ میدن که تاثیری بر آب و هوا و ... نداره؛
بنابراین تئوری ایجاد زلزله بر اثر آزمایشات تاسیسات هارپ هم غلط هست و میزان انرژی که در یونوسفر رسوب میکنه خیلی کمتر از اونی هست که بتونه در ادامه و بعد از انعکاس ، به زمین لرزه منجر بشه.
منابع:
