211service.com
Misja kosmiczna, która zapewni nam dodatkowe godziny, zanim nadejdzie burza słoneczna
NASA
Wydarzenie Carringtona jest prawdopodobnie najbardziej znanym wydarzeniem w historii pogody kosmicznej. Potężna burza słoneczna, która uderzyła w Ziemię w 1859 r., wytworzyła tak dużą aktywność geomagnetyczną, że zorzę polarną można było zobaczyć tak daleko na południe, jak Kuba. Operatorzy telegrafów zgłaszali iskry wylatujące z ich sprzętu. Nie brzmi to źle, ale gdyby stało się to dzisiaj, mogłoby to osłabić energię w centrach miast, odciąć GPS i zagrozić łączności satelitarnej.
Burze takie jak ta mogą zdarzać się tylko raz na 100 lub 200 lat, ale jeśli nadejdą, będziemy musieli o tym wiedzieć.
Analiza pogody kosmicznej szuka ostrzeżeń o takich katastrofalnych zdarzeniach (i mniejszych, częstszych rozbłyskach słonecznych) poprzez obserwację wiatru słonecznego, koronalne wyrzuty masy (kiedy słońce wyrzuca z korony plazmę, zakłócając pole magnetyczne) i inne zjawiska. Prognozy mogą przewidywać, kiedy zorze rozświetlą niebo, ale co ważniejsze, mogą ostrzegać przed zbliżającym się katastrofalnym wydarzeniem.
Ten artykuł po raz pierwszy pojawił się w naszym biuletynie poświęconym technologii kosmicznej, The Airlock. Możesz zarejestrować się tutaj — to nic nie kosztuje!
Jednak w tej chwili mamy tylko kilka godzin do kilku dni ostrzeżenia. Głównym powodem jest to, że nie mamy dobrego widoku na całe słońce, więc nie możemy zobaczyć, kiedy coś niebezpiecznego tworzy się wokół jego tylnej strony. Planowana misja Europejskiej Agencji Kosmicznej może to zmienić, dając nam spojrzenie z boku – dodając istotne źródło do arsenału słonecznych prognostów. Naukowcy ścigają się z czasem, aby uruchomić misję Lagrange'a, zanim nasze inne metody wykrywania niebezpiecznej pogody słonecznej przestaną działać.
Schemat punktów Lagrange'a między Ziemią a Słońcem. NASA
Do tej pory większość misji kosmicznych albo krążyła wokół Ziemi, albo znajdowała się w punkcie Lagrange'a L1, który znajduje się między Ziemią a Słońcem. Punkty Lagrange'a to miejsca w przestrzeni, w których obiekt będzie utrzymywał tę samą pozycję w stosunku do dwóch ciał znajdujących się na orbicie wokół siebie. Na przykład obiekt w punkcie L1 wydaje się pozostawać tuż przed Ziemią, zapewniając nieprzerwany widok Słońca przez cały czas. To sprawia, że jest to świetne miejsce na misje naukowe — które muszą zużywać mniej energii, aby pozostać w miejscu w celu zebrania danych — a dokładniej do satelitów obserwujących słońce.
Ale to daje nam tylko widok z jednej strony gwiazdy. Misja Lagrange'a ESA wykorzysta punkt 5 Lagrange'a, aby dać nam nową perspektywę. L5 znajduje się w odległości około jednej jednostki astronomicznej od Ziemi (odległość do Słońca lub 150 milionów kilometrów), ale z boku planety. To pierwszy statek kosmiczny, który naprawdę planuje pozostać w L5 i stale dostarczać dane, mówi kierownik badań misji L1/L5 w ESA, Stefan Kraft. Statki STEREO NASA na krótko odwiedziły punkty w 2009 roku, ale w rzeczywistości zatrzymanie wymaga znacznie więcej paliwa.
Ten widok z boku dałby naukowcom ESA stały widok na powierzchnię Słońca, zanim obróci się ona w kierunku Ziemi (słońce obraca się wokół raz na 27 dni ), zapewniając wcześniejsze i dokładniejsze ostrzeżenia, jeśli niebezpieczna pogoda kosmiczna może nadejść.
Parowanie danych z L1 i L5 również pomoże skrócić czas alertów. W tej chwili wpływ koronalnego wyrzutu masy na Ziemię można przewidzieć tylko z dokładnością do sześciu do 12 godzin. Według szefa segmentu pogody kosmicznej ESA, Juha-Pekki Luntamy, misja Lagrange'a skróciłaby ten czas do kilku godzin. Z perspektywy czasu najszybsze wyrzuty uderzyłyby w Ziemię od 15 do 18 godzin. Twierdzi, że poprawiłoby to również czasy ostrzegania o szybkich strumieniach wiatru słonecznego, które – choć nie tak niebezpieczne – mogą zakłócać działanie sieci energetycznych i satelitów geostacjonarnych.
Rendering satelity Lagrange. ESA
W przypadku niewielkich warunków pogodowych w kosmosie, bardziej terminowe ostrzeżenia mogą zapewnić, że podczas burzy nie planuje się spacerów kosmicznych, a ratownicy na Ziemi mają gotową łączność zapasową na wypadek awarii radia. W przypadku zdarzenia podobnego do Carringtona operatorzy satelitarni mogliby zakończyć działalność, ostrzeżenia mogłyby zostać wydane opinii publicznej, że ich urządzenia GPS zostaną wyłączone, a operatorzy sieci energetycznych mogliby mieć szansę na ochronę swojego sprzętu.
Technicznie misja będzie trudna. Na Ziemi trzy równomiernie rozmieszczone stacje w ESA Sieć Etrack będą współpracować, aby konsekwentnie odbierać sygnały od statku, gdy planeta się obraca. A przede wszystkim dostarczenie sygnału na Ziemię nie jest łatwym zadaniem. Punkt L5 znajduje się około 100 razy dalej od Ziemi niż L1, co oznacza, że prędkość z jaką dane mogą być wysyłane z powrotem jest zmniejszona.
Potem są same burze słoneczne. Statek nie tylko odeśle dane na ich temat – będzie musiał je również wytrzymać. Kiedy mamy do czynienia z poważnymi zjawiskami pogody kosmicznej, nadal chcielibyśmy obserwować, mówi Kraft. Podczas gdy wszystkie inne statki kosmiczne mogą się zasadniczo ukryć i przejść w tryb bezpieczny, nasz statek kosmiczny musiałby być gotowy. Mówi, że zespół pracuje obecnie nad bardziej wytrzymałymi osłonami, które mogą pomóc satelitom wytrzymać burze silniejsze niż wydarzenie Carringtona.
ŻE
Aby kontynuować obrazowanie słońca podczas ekstremalnych warunków pogodowych, statek wykorzysta sztuczną inteligencję do rozpoznawania i usuwania, klatka po klatce, naładowanych cząstek, które tworzą rodzaj śniegu na obrazach.
Pogarsza się nasza zdolność do monitorowania pogody w kosmosie.
Misja jest wciąż na wczesnym etapie. W tej chwili zespół opracowuje plan techniczny i przygotowuje propozycję, która zostanie przedstawiona wraz z innymi badaniami ESA w listopadzie. Badają dokładnie, jak solidne muszą być systemy, równoważąc ograniczenia finansowe z potrzebą ochrony jednostki. Zależność od tej propozycji polega na dalszym finansowaniu rzeczywistej realizacji misji. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, wystartują w 2025 roku.
Kraft jest optymistą, że misja zostanie zatwierdzona. Mówi, że zespół otrzymał już stosunkowo wyraźne wskazówki z krajów, w tym z Niemiec i Wielkiej Brytanii, że chcą go wspierać.
Czas na to zatwierdzenie jest krytyczny, ponieważ desperacko potrzebne są nowe misje pogody kosmicznej. W ciągu zaledwie kilku lat stracimy niektóre z najważniejszych satelitów naukowych, które działają od dziesięcioleci. Nasza zdolność do monitorowania pogody w kosmosie pogarsza się, mówi Luntama.
Misją, o której utratę najbardziej martwią się badacze, jest satelita Solar and Heliospheric Observatory Satellite (SOHO), który znajduje się na L1. To jedyna misja, w której znajduje się instrument, który monitoruje początek koronalnych wyrzutów masy w kierunku Ziemi. I jest to podstawowe narzędzie, które nadal jest używane do wysyłania alertów i ostrzeżeń, gdy coś niebezpiecznego dzieje się na słońcu.
Wystrzelony w 1995 roku, przebywa w kosmosie już od ponad 20 lat — ponad czterokrotnie dłużej niż pierwotnie planowano. Amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) planuje również własne obserwatorium słoneczne, które pomoże zastąpić dane SOHO, które mogą zostać utracone na L1. Jego uruchomienie ma nastąpić w 2024 r., czyli w samą porę: Luntama twierdzi, że SOHO ma najpóźniej do 2024 r., zanim się nie powiedzie. Problemy techniczne mogą to spowodować każdego dnia.
„Musimy mieć pewność, że utrzymamy naszą zdolność do monitorowania pogody kosmicznej” – mówi. W przeciwnym razie za kilka lat faktycznie będziemy ślepi i nie będziemy już w stanie chronić naszej infrastruktury przed pogodą kosmiczną.