Hvordan rumvejr kunne ødelægge NASAs tilbagevenden til månen

NASA/Goddard Space Flight Center

Vil NASA virkelig returnere mennesker til månen i 2024? Det var den stadig mere usandsynligt mandat udstedt til agenturet af Trump-administrationen . Præsident Biden har ikke ændret det mål endnu, selvom de fleste eksperter forventer, at han giver NASA noget tiltrængt pusterum og nulstil denne frist til senere i årtiet .

Problemet er, at 2024 faktisk kan være en mere sikker mulighed. Et nyt studie offentliggjort i tidsskriftet Solar Physics antyder, at der er en øget risiko for rumvejrhændelser - storme af stråling og superladede solpartikler - i sidste halvdel af årtiet. Dette ville udgøre en øget fare for alle bemandede missioner til månen mellem 2026 og 2029. Hvis NASA er seriøs med at komme tilbage til månen og ønsker at holde astronauterne så sikre som muligt, kan det være klogt at fremskynde indsatsen for at sikre, at det sker før 2026 - eller vent til årtiet er forbi.

Rumvejr blev bestemt overset i begyndelsen af ​​rumalderen, men det bliver taget mere og mere seriøst, både med hensyn til jordiske påvirkninger og for udforskning af rummet, siger Matthew Owens, en rumfysiker fra University of Reading i Storbritannien og lederen. forfatter til den nye undersøgelse. Undersøgelsen havde til formål at se på ekstremt rumvejr generelt, snarere end specifikt i forhold til måneudforskning. Først ved at sætte de forskellige fund sammen for at forsøge at lave en prognose for sandsynligheden for ekstremt rumvejr i den kommende 11-årige cyklus, blev implikationerne for måneudforskningen tydelige.

Ja, der er vejr i rummet. Solens overflade bryder ud med gas og plasma og udstøder ladede partikler (protoner, elektroner og tunge ioner) ind i resten af ​​solsystemet med millioner af miles i timen. Disse partikler kan ramme Jorden og månen på få minutter. Jordens magnetfelt beskytter os mod dem, men det kan partiklerne stadig stege elektronik og elnet på overfladen og beskadige kritiske satellitter, der styrer GPS og telekommunikationstjenester.

Rumvejr kan være ekstremt farligt for enhver astronaut, der flyver til månen eller forsøger at leve og arbejde på en månepost ved overfladen. Livsstøttende systemer og strøm kan lukke ned, og solaktivitet kan producere livstruende niveauer af stråling. Mellem Apollo 16 og 17, siger Owens, var der en enorm rumvejrbegivenhed, der ville sandsynligvis have været fatalt hvis astronauter havde været på månen på det tidspunkt.

Hvert 11. år vender solens magnetfelt - nord- og sydpolen bytter steder - og solaktiviteten stiger og falder. Du tror måske, det er klogere at lancere under solminimum, men det har ikke nødvendigvis været tilfældet, da lave punkter af solaktivitet normalt betyder, at der er mere eksponering for galaktiske kosmiske stråler (rumstråling, der kommer uden for solsystemet).

Relateret historie

Den kinesiske raket er sikkert nedbrudt i havet Landets hensynsløse adfærd med Long March 5B kerneboosteren endte sikkert, men satte verden på kant.

Desuden har den slags rumvejrmønstre, vi har været i stand til at forudsige over tid, at gøre med milde og moderate hændelser, som ikke udgør så stor risiko for bemandede missioner. Men ekstreme solstorme - den slags, der virkelig kunne ødelægge en mission til månen - forekommer tilfældigt. Mange, ligesom den berygtede Carrington-begivenhed i 1859 , opstod under tilsyneladende lav solaktivitet. Og disse ekstreme begivenheder er meget sjældne, hvilket gør dem svære at studere.

For at styrke analysen af ​​de få data, der har været tilgængelige, udviklede Owens og hans team sandsynlighedsmodeller for ekstremt rumvejr baseret på 150 års solaktivitetsregistreringer. Disse modeller simulerede forskellige frekvenser af ekstreme storme - en havde dem opstået tilfældigt, en anden øgede sandsynligheden ved solmaksima og så videre.

Efter tusindvis af simuleringer havde forskerne nok data til at bestemme, hvilke slags scenarier der bedst passer til det, vi i øjeblikket ved om, hvordan solen fungerer. De lærte, at ekstremt rumvejr følger det samme generelle mønster som moderat vejr: aktivitet er højere under et solmaksimum end et minimum, og alvorlige begivenheder er mere sandsynlige under stærkere solcyklusser end svagere.

Og der var også en meget interessant guldklump unik for ekstreme begivenheder: de har en tendens til at forekomme lidt senere i ulige solcyklusser end lige.

Vi har lige startet solcyklus 25 i december 2019. Solens maksimum forventes i store træk at ske i 2023-2029, så det burde markere det grimmeste tidspunkt for rumvejr. Men fordi dette er en mærkelig cyklus, er sandsynligheden for ekstremt rumvejr højest mod slutningen af ​​det vindue - for eksempel 2026-2029, siger Owens.

Forfatterne siger, at øget risiko gør det usikkert at flyve missioner til månen i den periode. Vi forudsiger ikke timingen af ​​individuelle begivenheder, siger Owens. Så det bedste råd, vi kan give, handler om sandsynligheden for at støde på en ekstrem begivenhed. Hvis en opsendelse skal forsinkes til 2026, kan det være mere ønskværdigt at forsinke den endnu mere, til 2030. Ellers bør missionsplanlæggere sikre, at et rumfartøj har den rigtige hardware til at beskytte astronauterne mod en ekstrem begivenhed.

Det er jo ikke sådan, at vi bare kan bringe astronauter tilbage fra månen i tide, når vi ved, at en slem solstorm er på vej. I øjeblikket giver vores bedste advarselssystemer for rumvejr os en heads-up på en nogle timer til et par dage -og disse prognoser er endnu værre til at forudsige katastrofale storme.

Dan Baker, en rumfysikforsker ved University of Colorado Boulder, som ikke var involveret i undersøgelsen, mener, at resultaterne holder sig godt, og understreger, at forskning som denne bør tages alvorligt og bør foldes ind i planlægning af [mission]. Men han er ikke helt sikker på, at det statistiske arbejde i denne undersøgelse bør vedtages som en anbefaling til at skrubbe enhver månemission mellem 2026 og 2029.

Solstormhændelser og solenergipartikler er en meget reel risiko for astronauter uden for den beskyttende hylster af Jordens magnetosfære, siger han. Jeg mener dog, at der kan tages forsigtige skridt for at beskytte sig mod virkningerne af så voldsomt rumvejr. Med et aktivt og effektivt operationelt rumvejralarm- og varslingssystem tror jeg på, at truslerne kan gøres håndterbare. Risici kunne være tolerable, hvis der for eksempel var et rumvejrsystem med tidlig varsling, der observerede hele solen 24/7, og et modul af et rumfartøj eller månepost, der specifikt kunne beskytte astronauter mod sådanne begivenheder.

Selvom en ekstrem begivenhed kan være sjælden, kan den betyde forskellen mellem liv og død på en mission til månen. Hvorvidt NASA og andre er villige til at tage den risiko, skal vise sig.

skjule