در سال 1993برنامه پژوهشی یونوسفر فعال با فرنکاس بالا یا هارپ برای بررسی لایه یونوسفر-که در بالاترین لایه اتمسفر قرار دارد- تأسیس شد. در این پروژه تحقیقاتی با ارسال امواج رادیویی ELF/ULF/VLF و امواج فرکانس بالا، برهم‌کنش این امواج با لایه یونوسفر مورد تحقیق قرار می‌گیرد. در تکنولوژی هارپ، امواج ارسالی تغییراتی در یونوسفر که دورترین بخش جو زمین است، ایجاد کرده و امکان مطالعه را برای دانشمندان فراهم می‌‌آورند. در واقع هارپ، این امواج رادیویی فرکانس بالا را از طریق رادارهای خود منتشر میکند.
پروژه هارپ در ابتدا برای تسهیل ارتباطات زیردریایی‌های مجهز به سلاح اتمی طراحی شد که در آن با استفاده از الکتروجت‌ها، ذرات باردار در یونوسفر انتشار می‌یافت و مانن یک آنتن امکان ارسال پیام به زیردریایی‌ها را فراهم می‌کرد. اما در دهه‌های بعد پایگاهی برای ارسال این امواج احداث شد. مهمترین ابزار تکنولوژی هارپ، ابزار تحقیقی یونوسفر یا IRI است. این ابزار مجموعه‌ای فازی متشکل از 180 آنتن دوقطبی متقاطع فرکانس بالا به ارتفاع 50.23 متر است که در محیطی به مساحت 23000 مترمربع در آلاسکا قرار دارد. این آنتن‌ها امواج مافوق کوتاه را با 3.6 مگاوات ERP تولید و به یونوسفر می‌فرستند.
فرکانس امواج ارسالی این آنتن‌ها بین 2.7 تا 10 مگاهرتز است و بخشی از آنها در ارتفاع 100 تا 350 کیلومتری سطح زمین جذب شده و با افزایش شتاب الکترون‌ها موجب گرم شدن یونوسفر می‌شوند. در پروژه هارپ، آنتن‌ها ساختار متفاوتی دارند و می‌توانند امواجی با اشکال مختلف ارسال کنند. در ادامه به کاربرد تکنولوژی هارپ می‌پردازیم.
کاربرد تکنولوژی هارپ
مهمترین کاربرد تکنولوژی هارپ بررسی فرایندهای فیزیکی در ترموسفر و یونوسفر، بالاترین بخش‌های اتمسفر، است. این پروژه دو دسته فعال و غیرفعال دارد که در بخش فعال از ابزار تحقیقات یونوسفر استفاده می‌شود و در بخش غیرفعال، ابزراهای نظارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
امواج رادیویی که توسط هارپ به لایه یونوسفر فرستاده می‌شوند با الکترون‌ها و یون‌های این لایه تعامل ایجاد کرده و الکترون‌ها را گرم می‌کنند. بر اثر این فعل و انفعالات، اختلالاتی در یونوسفر ایجاد می‌شود که شبیه پدیده‌های طبیعی است اما برخلاف آنها تصادفی نیستند و امکان مطالعه و پژوهش را برای دانشمندان فراهم می‌کنند. تکنولوژی هارپ به دانشمندان کمک میکند که زمان و مکان اختلالات را کنترل کرده و اثرات آنها را بررسی کنند. از آنجایی‌که این آزمایش‌ها قابل تکرار و اندازه‌گیری هستند، می‌توان با مقایسه آنها نسبت به درستی نتایج اطمینان حاصل کرد.
پروژه هارپ در زمینی مسطح در گاکونا آلاسکا واقع شده است. دلیل انتخاب این منطقه، رخ دادن شفق قطبی در آنجا و فاصله زیاد آن از مناطق پرجمعیت بود. علاوه‌براین هزینه ساخت و ساز در این منطقه مقرون‌به‌صرفه بود و با توجه به اینکه در نزدیکی بزرگراه اصلی قرار دارد، دسترسی به سایت برای کارکنان، فیزیک‌دانان و محققان آسان است.
تکنولوژی هارپ چگونه کار میکند؟
در تکنولوژی هارپ، دانشمندان با استفاده از فرستنده‌ها، امواجی با فرکانس بالا را به مناطقی کوچکی از یونوسفر می‌فرستند و اثرات آنها مثل گرمایش یونوسفر، مورد بررسی قرار می‌دهد. پروژه هارپ در مقایسه با تحقیقات فضایی سنتی، سریعتر است و در مدت زمان کمتری امکان بررسی پدیده‌های شبه‌طبیعی را برای دانشمندان فراهم میکند. در این پروژه می‌توان ساختارهای پلاسمایی و بی‌نظم ایجاد کرد و از یونوسفر برای تحریک امواج فرنکانس پایین، ایجاد درخشش‌های سفاف و آزمای‌های دیگر استفاده کرد.
در پروژه هارپ، امواج رادیویی با فرکانس 2.7 تا 10 مگاهرتز و با قدرت 3.6 مگاوات ارسال می‌شود و الکترون‌ها را گرم میکند. این کار موجب تحریک چگالی الکترون‌ها شده و دانشمندان می‌توانند نحوه واکنش یونوسفر به این تغییرات را در منطقه‌ای کوچک بررسی کنند.
آیا میدان‌های الکترومغناطیسی هارپ برای سلامت مضر است؟
در تکنولوژی هارپ، فرستنده‌های فرکانس و امواج دارای یک سیستم ثابت هستند و قدرت میدان الکترومغناطیسی بعد از دور شدن از آنتن‌ها کاهش می‌یابد. در سایت این پروژه همه مکان‌ها دارای میدان الکترومغناطیسی استاندارد هستند و حتی در نزدیکترین نقاط به سایت، میزان میدان الکترومغناطیسی بسیار پایین‌تر از محیط‌های شهری است.
در سایت هارپ، فقط در زیر آنتن‌ها میزان میدان الکترومغناطیسی بیشتر از حد مجاز است که این مناطق نیز با حصار محدود شده‌اند و در خارج از این حصارها، میدان الکترومغناطیسی به سرعت افت کرده و کمتر از حد استاندارد می‌شود.
در واقع تکنولوژی هارپ یک فرستنده رادیویی است و امواج ارسالی آن با بارهای الکتریکی و جریان‌های الکتریسیته ارتباط برقرار می‌کنند؛ اما این امواج در تروپوسفر یا اتمسفر جذب نمی‌شوند. در این دولایه هوای زمین تولید می‌شود و با توجه به اینکه تعاملی بین امواج هارپ و لایه‌های اتمسفر و تروپوسفر وجود ندارد، از این تکنولوژی برای کنترل هوا کره زمین نمی‌توان بهره برد.
تکنولوژی هارپ، پروژه‌ای علمی تحقیقاتی است که برای بررسی ویژگی‌های لایه یونوسفر ایجاد شده است. مهمترین هدف هارپ بررسی فرایندهای فیزیکی در بخش‌های مشخصی از لایه یونوسفر است. ابزار اصلی هارپ آنتن‌های HF وتجهیزات پیچیده‌ای هستند که در زمینی مسطح در آلاسکا واقع شده و امواج رادیویی فرکانس بالا را به یونوسفر می‌فرستند. امواج الکترومغناطیسی هارپ با الکترون‌های یونوسفر تعامل ایجاد کرده و امکان بررسی فرایندهایی نظیر گرمایش را برای دانشمندان فراهم میکند.
