Słońce nie jest dokładnie spokojne, choć wydaje się dość spokojne w szybkich spojrzeniach, które możemy ukraść gołymi oczami. Jednak w rzeczywistości Słońce jest dynamicznym, chaotycznym ciałem, rozpylającym wiatr słoneczny i promieniowanie oraz wybuchającym w wielkich plazmach. Życie w społeczeństwie technologicznym stanowi wyzwanie.
Przeważnie Słońce po prostu ogrzewa Ziemię. Ale czasami jego erupcje prowadzą do burz słonecznych, które uderzają w Ziemię. A w naszym zelektryfikowanym i komunikatywnym świecie burze mogą spowodować wiele szkód. Według Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) szkody potencjalnie warte miliardy euro w samej Europie. Są rzeczy, które możemy zrobić, aby chronić naszą sieć elektryczną, systemy łączności i inną infrastrukturę przed burzami geomagnetycznymi spowodowanymi przez Słońce. Ale musimy wiedzieć, kiedy ktoś przyjdzie.
Jeśli chcemy precyzyjnie przewidywać burze słoneczne, musimy obserwować ich źródło: Słońce. Chociaż widzimy Słońce z Ziemi, pole magnetyczne Ziemi, które faktycznie chroni nas przed tymi burzami, stanowi przeszkodę w monitorowaniu Słońca. Atmosfera blokuje promieniowanie rentgenowskie, ekstremalne promieniowanie UV i gamma, co również utrudnia szczegółowe obserwowanie Słońca.
Nie chodzi o to, że obserwacje Słońca na ziemi nie mogą nam powiedzieć o zachowaniu Słońca i zbliżających się burzach słonecznych, po prostu nie mogą tego zrobić sami. Satelity w magnetosferze ziemskiej, ale poza atmosferą, również mogą pomóc. Ale wykonują pomiary na miejscu, nie robią prognoz.
ESA planuje misję, która da nam wcześniejsze ostrzeżenie o niebezpiecznych burzach. Aby być bardziej skutecznym, musi znajdować się w kosmosie, z dala od magnetosfery Ziemi. Misja nazywa się Lagrange, a teraz ESA rozważa parę statków kosmicznych. Jeden usiądzie w Lagrangian Point 1, a drugi w Lagrangian Point 5.
Punkty Lagrange'a to określone miejsca w przestrzeni, w których siła grawitacji Ziemi i Słońca równoważy się, a statek kosmiczny może pozostać w tej pozycji przez długi czas przy minimalnym zużyciu paliwa. Istnieje już wiele statków kosmicznych na L1 i L2, a kolejne będą. (Kosmiczny teleskop Jamesa Webba zostanie rozmieszczony w L2.)
Słońce czasami wybucha i emituje ogromne kule materiału z liniami pola magnetycznego z wyrzutów masy koronalnej. Większość tych globów nie zbliża się do Ziemi; ale czasami nas uderza. To powoduje tutaj burzę geomagnetyczną, ponieważ wybuch Słońca chwilowo przytłacza magnetosferę Ziemi.
Ale te burze nie znikają znikąd. Zaczynają od obserwowalnych warunków na Słońcu. Słońce ma cykl 11 lat, a część tego cyklu o największej aktywności słonecznej - i potencjale burzowym - nazywa się maksimum słonecznym. Podczas maksimum słonecznego większość burz pochodzi z koronalnych wyrzutów masy (CME). Innym razem w cyklu 11-letnim burze odradzają się również przez współwirujące regiony interakcji (CIR).
Ale bez względu na przyczynę wszyscy pochodzą ze Słońca, a dokładniejsze ich przewidywanie jest korzystne dla wszystkich.
Para statków kosmicznych współpracowałaby ze sobą w celu monitorowania Słońca. L1 znajduje się na wietrze słonecznym, w górnym biegu. Pomiary L1 mogą nam powiedzieć o pogodzie kosmicznej zmierzającej na Ziemię. Pozycja L5 daje nam rodzaj rzutu bocznego wyrzutów masy koronalnej, co pozwala na lepsze pomiary prędkości i kierunku CME. Łącznie informacje oznaczałyby lepsze prognozy.
„Jednym z najlepszych sposobów na obserwowanie szybko zmieniającej się aktywności Słońca jest umieszczenie dedykowanego statku kosmicznego nieco z dala od naszej bezpośredniej linii do Słońca, aby mógł obserwować„ bok ”naszej gwiazdy, zanim obróci się w pole widzenia”, powiedział Juha- Pekka Luntama, odpowiedzialny za pogodę kosmiczną w centrum kontroli misji ESA, Darmstadt, Niemcy.
Statek kosmiczny L1 mierzyłby rzeczywisty materiał burzy zmierzającej na Ziemię i mógł próbkować jego prędkość, gęstość, temperaturę i ciśnienie. Może także mierzyć siłę i kierunek międzyplanetarnego pola magnetycznego (IMF), które jest częścią pola magnetycznego Słońca wypychanego w przestrzeń przez wiatr słoneczny. Pozycja L1 pozwala również statkowi kosmicznemu obserwować dysk słoneczny i koronę oraz mierzyć cząstki energetyczne ze Słońca.
Pozycja L5 znajduje się 60 stopni za Ziemią, krążąc wokół Słońca. Sonda L5 spoglądałaby na rzeczy z boku i widziała stronę Słońca, która miała się obrócić, aby zmierzyć się z Ziemią. Ten statek kosmiczny byłby również w stanie obserwować, jak chmury plazmy rozprzestrzeniają się i są emitowane w kierunku Ziemi.
„L5 jest doskonałym miejscem na przyszłą misję kosmiczną ESA, ponieważ daje wcześniejsze informacje o tym, co dzieje się na Słońcu”, powiedział Juha-Pekka w komunikacie prasowym.
„Statek kosmiczny dostarczyłby kluczowych danych, które pomogą nam dostrzec wyrzuty Ziemi, poprawić nasze prognozy czasu przybycia na Ziemię i zapewnić zaawansowaną wiedzę na temat aktywnych regionów na Słońcu podczas ich obracania się”.
W tej misji dwa statki kosmiczne nie byłyby identyczne. Aby wypełnić swoje role naukowe, każdy z nich potrzebuje innego zestawu instrumentów. Wśród tych instrumentów znajdują się magnetografy, koronografy, kamery heliosferyczne, magnetometry, spektrometry, analizatory plazmy i inne.
Misja Lagrange stałaby się częścią sieci obiektów obserwacyjnych, zarówno w kosmosie, jak i tutaj na Ziemi, poświęconych prognozowaniu burz kosmicznych. Razem tworzą sieć Kosmicznej Pogody (SWE) ESA.
W komunikacie prasowym ESA stwierdza, że pojedyncze ekstremalne zjawisko pogodowe może spowodować do 15 miliardów dolarów (16,2 miliarda dolarów). Dzięki wcześniejszemu ostrzeżeniu operatorzy sieci byliby w stanie przygotować się na burzę i zmniejszyć szkody oraz zapewnić, że energia elektryczna do krytycznych obiektów, takich jak szpitale, zostanie minimalnie przerwana. Operatorzy satelitarni również skorzystaliby.
Misja jest obecnie na etapie koncepcji projektowej. Pracują nad tym eksperci od pogody kosmicznej i projektowania instrumentów z konsorcjów przemysłowych i naukowych w Europie. ESA twierdzi, że wybiorą projekt misji w ciągu około 18 miesięcy.
Więcej:
- Informacja prasowa: Lagrange Mission
- Dodatkowa informacja prasowa: misja Lagrange
- Space Magazine: Prognozy pogody kosmicznej mogą teraz dawać satelitom jeden cały dzień ostrzeżenia, gdy nadchodzi Killer Solar Storm
