211service.com
Jak pogoda kosmiczna może zrujnować powrót NASA na Księżyc?
NASA/Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda
Czy NASA naprawdę przywróci ludzi na Księżyc w 2024 roku? To było coraz mało prawdopodobny mandat wydany agencji przez administrację Trumpa . Prezydent Biden nie zmienił jeszcze tego celu, chociaż większość ekspertów oczekuje, że da NASA tak bardzo potrzebną przestrzeń do oddychania i przesunąć ten termin na późniejszą dekadę .
Problem polega na tym, że 2024 może być bezpieczniejszą opcją. Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Solar Physics sugeruje, że w drugiej połowie dekady istnieje zwiększone ryzyko zdarzeń pogodowych w kosmosie – burz promieniowania i naładowanych cząstek słonecznych. Stanowiłoby to zwiększone zagrożenie dla wszelkich misji załogowych na Księżyc w latach 2026-2029. Jeśli NASA poważnie myśli o powrocie na Księżyc i chce zapewnić astronautom jak największe bezpieczeństwo, rozważne może być przyspieszenie wysiłków, aby zapewnić, że stanie się to przed 2026 — lub poczekaj, aż skończy się dekada.
Na początku ery kosmicznej z pewnością przeoczono pogodę kosmiczną, ale traktuje się ją coraz poważniej, zarówno pod względem oddziaływań na Ziemi, jak i eksploracji kosmosu, mówi Matthew Owens, fizyk kosmiczny z University of Reading w Wielkiej Brytanii i lider autor nowego opracowania. Badanie miało na celu ogólnie przyjrzeć się ekstremalnej pogodzie kosmicznej, a nie konkretnie w odniesieniu do eksploracji Księżyca. Dopiero zestawienie różnych odkryć w celu wykonania prognozy prawdopodobieństwa wystąpienia ekstremalnych warunków kosmicznych w nadchodzącym 11-letnim cyklu ujawniło implikacje dla eksploracji Księżyca.
Tak, w kosmosie jest pogoda. Na powierzchni Słońca wybucha gaz i plazma, wyrzucając naładowane cząstki (protony, elektrony i ciężkie jony) do reszty Układu Słonecznego z prędkością milionów mil na godzinę. Cząstki te mogą uderzyć w Ziemię i Księżyc w ciągu zaledwie kilku minut. Pole magnetyczne Ziemi chroni nas przed nimi, ale cząsteczki mogą nadal smażyć elektronikę i sieci energetyczne na powierzchni i uszkadzają krytyczne satelity, które zarządzają usługami GPS i telekomunikacyjnymi.
Pogoda kosmiczna może być niezwykle niebezpieczna dla astronautów lecących na Księżyc lub próbujących żyć i pracować na księżycowej placówce na powierzchni. Systemy podtrzymywania życia i zasilanie mogą zostać wyłączone, a aktywność słoneczna może wytworzyć zagrażający życiu poziom promieniowania. Pomiędzy Apollo 16 a 17, mówi Owens, miało miejsce ogromne wydarzenie związane z pogodą kosmiczną, które prawdopodobnie byłby śmiertelny gdyby astronauci byli w tym czasie na Księżycu.
Co 11 lat pole magnetyczne Słońca zmienia się — biegun północny i południowy zamieniają się miejscami — a aktywność słoneczna wzrasta i spada. Można by pomyśleć, że rozsądniej jest wystrzelić w okresie minimum słonecznego, ale niekoniecznie tak jest, ponieważ niskie punkty aktywności słonecznej zwykle oznaczają większą ekspozycję na galaktyczne promienie kosmiczne (promieniowanie kosmiczne pochodzące spoza Układu Słonecznego).
Powiązana historia
Chińska rakieta bezpiecznie wylądowała w oceanie Lekkomyślne zachowanie kraju z rdzeniem wzmacniacza Long March 5B zakończyło się bezpiecznie, ale spowodowało, że świat znalazł się na krawędzi. Co więcej, rodzaj wzorców pogody kosmicznej, które byliśmy w stanie przewidzieć z biegiem czasu, ma związek z łagodnymi i umiarkowanymi zdarzeniami, które nie stanowią tak dużego ryzyka dla misji z załogą. Ale ekstremalne burze słoneczne — takie, które naprawdę mogą zniszczyć misję na Księżyc — zdarzają się losowo. Wiele, jak niesławna impreza Carrington z 1859 roku , wystąpił podczas pozornie niskiej aktywności słonecznej. A te ekstremalne zdarzenia są bardzo rzadkie, co utrudnia ich badanie.
Aby wzmocnić analizę niewielkiej ilości dostępnych danych, Owens i jego zespół opracowali modele prawdopodobieństwa ekstremalnej pogody kosmicznej oparte na 150-letnich zapisach aktywności słonecznej. Modele te symulowały różne częstotliwości ekstremalnych burz — w jednym występowały one losowo, w innym zwiększano prawdopodobieństwo przy maksimach słonecznych i tak dalej.
Po tysiącach symulacji naukowcy mieli wystarczająco dużo danych, aby określić, jakie scenariusze najlepiej pasują do tego, co obecnie wiemy o działaniu Słońca. Dowiedzieli się, że ekstremalna pogoda kosmiczna ma ten sam ogólny wzorzec, co pogoda umiarkowana: aktywność jest wyższa podczas maksimum słonecznego niż minimum, a poważne wydarzenia są bardziej prawdopodobne podczas silniejszych cykli słonecznych niż podczas słabszych.
I była też jedna bardzo interesująca bryłka, unikalna dla ekstremalnych zdarzeń: mają tendencję do pojawiania się nieco później w nieparzystych cyklach słonecznych niż parzyste.
Właśnie rozpoczęliśmy cykl słoneczny 25 w grudniu 2019 r. Powszechnie oczekuje się, że maksimum słoneczne nastąpi w latach 2023-2029, więc powinien to oznaczać najgorszy czas dla pogody kosmicznej. Ale ponieważ jest to dziwny cykl, prawdopodobieństwo wystąpienia ekstremalnej pogody kosmicznej jest najwyższe pod koniec tego okna – powiedzmy w latach 2026-2029, mówi Owens.
Autorzy twierdzą, że zwiększone ryzyko sprawia, że latanie z misjami na Księżyc w tym okresie jest niebezpieczne. Nie przewidujemy czasu poszczególnych wydarzeń, mówi Owens. Więc najlepszą radą, jaką możemy dać, jest prawdopodobieństwo napotkania ekstremalnego zdarzenia. Jeśli start musi zostać opóźniony do 2026 r., bardziej pożądane może być opóźnienie go jeszcze bardziej, do 2030 r. W przeciwnym razie planiści misji powinni upewnić się, że statek kosmiczny ma odpowiedni sprzęt do ochrony astronautów przed ekstremalnymi zdarzeniami.
W końcu nie jest tak, że możemy po prostu sprowadzić astronautów z księżyca na czas, gdy wiemy, że nadciąga zła burza słoneczna. Obecnie nasze najlepsze systemy ostrzegania o pogodzie w kosmosie dają nam informacje o kilka godzin do kilku dni — a te prognozy są jeszcze gorsze, jeśli chodzi o przewidywanie katastrofalnych burz.
Dan Baker, badacz fizyki kosmicznej z University of Colorado Boulder, który nie był zaangażowany w badania, uważa, że odkrycia dobrze się prezentują, podkreślając, że takie badania należy traktować poważnie i włączyć do planowania [misji]. Ale nie jest całkowicie przekonany, że prace statystyczne tego śledztwa powinny zostać przyjęte jako zalecenie do szorowania jakiejkolwiek misji księżycowej między 2026 a 2029 rokiem.
Jak mówi, burze słoneczne i energetyczne cząstki słoneczne stanowią bardzo realne zagrożenie dla astronautów znajdujących się poza ochronną powłoką magnetosfery Ziemi. Uważam jednak, że można podjąć rozważne kroki, aby ustrzec się przed skutkami tak ostrej pogody kosmicznej. Wierzę, że dzięki aktywnemu i skutecznemu operacyjnemu systemowi alarmowania i ostrzegania o pogodzie w kosmosie można zarządzać zagrożeniami. Ryzyko mogłoby być znośne, gdyby istniał, powiedzmy, system wczesnego ostrzegania o pogodzie kosmicznej, który obserwowałby całe słońce przez całą dobę, oraz moduł statku kosmicznego lub księżycowej placówki, który mógłby specjalnie chronić astronautów przed takimi zdarzeniami.
Chociaż ekstremalne zdarzenie może być rzadkie, może oznaczać różnicę między życiem a śmiercią podczas misji na Księżyc. Nie wiadomo, czy NASA i inni chcą podjąć to ryzyko.