Rummissionen for at købe os vitale ekstra timer, før en solstorm rammer

NASA

Carrington-begivenheden er sandsynligvis den mest berømte begivenhed i rumvejrets historie. En massiv solstorm, der ramte Jorden i 1859, producerede så meget geomagnetisk aktivitet, at nordlyset blev set så langt sydpå som Cuba. Telegrafoperatører rapporterede, at der fløj gnister fra deres udstyr. Det lyder ikke så dårligt, men hvis det skete i dag, kunne det svække strømmen i bycentre, afbryde GPS og sætte satellitkommunikation i fare.

Storme som denne kan kun ske en gang hvert 100. eller 200. år, men hvis der kommer en, bliver vi nødt til at vide det.

Rumvejranalyse leder efter advarsler om sådanne katastrofale begivenheder (og mindre, hyppigere soludbrud) ved at observere solens solvind, koronale masseudstødninger (når solen smider plasma ud fra sin korona, forstyrrende magnetfelter) og andre fænomener. Prognoserne kan forudsige, hvornår nordlys vil lyse himlen op, men endnu vigtigere, de kan advare om en forestående katastrofal begivenhed.

Denne artikel dukkede først op i vores rumteknologiske nyhedsbrev, The Airlock. Du kan tilmelde dig her - det er gratis!

Lige nu får vi dog kun et par timer til et par dages advarsel. Hovedårsagen er, at vi ikke har et godt udsyn til hele solen, og vi kan derfor ikke se, hvornår der dannes noget farligt omkring dens bagside. En planlagt mission fra den europæiske rumfartsorganisation kunne ændre det ved at give os et kig rundt om siden – hvilket tilføjer en vital ressource til arsenalet af solspådommere. Forskere er i et kapløb med tiden for at få lanceret Lagrange-missionen, før vores andre metoder til at spotte farligt solvejr ikke længere er operationelle.

Diagram over Lagrange-punkter mellem Jorden og Solen. NASA

Indtil nu har de fleste rumvejrmissioner enten været i kredsløb om Jorden eller placeret ved Lagrange-punktet L1, som sidder mellem Jorden og solen. Lagrange punkter er steder i rummet, hvor et objekt vil bevare den samme position i forhold til to kroppe, der er i kredsløb om hinanden. For eksempel ser et objekt ved L1-punktet ud til at forblive lige foran Jorden, hvilket giver et uafbrudt udsyn til solen til enhver tid. Dette gør det til et fantastisk sted for videnskabelige missioner - som skal bruge mindre energi for at blive på plads for at tage data - og mere specifikt solobservationssatellitter.

Men det giver os kun udsigt til den ene side af stjernen. ESAs Lagrange-mission vil udnytte Lagrange-punkt 5 til at give os et nyt perspektiv. L5 er omkring en astronomisk enhed fra Jorden (solens afstand, eller 150 millioner kilometer), men væk fra siden af ​​planeten. Dette er det første rumfartøj, der virkelig planlægger at blive der i L5 og kontinuerligt levere data, siger ESAs L1/L5 missionsstudieleder, Stefan Kraft. NASAs STEREO-håndværk besøgte kortvarigt punkterne i 2009, men faktisk at stoppe kræver meget mere brændstof.

Dette sidebillede ville give ESA-forskere et konstant kig på solens overflade, før den roterer mod Jorden (solen roterer ca. en gang hver 27. dag ), der giver tidligere og mere præcise advarsler, hvis farligt rumvejr kunne være på vej.

Parring af data fra L1 og L5 hjælper også med at reducere alarmtider. Lige nu kan virkningen af ​​en koronal masseudslyngning på Jorden kun forudsiges med en nøjagtighed på seks til 12 timer. Ifølge ESA's chef for rumvejrsegmentet, Juha-Pekka Luntama, ville Lagrange-missionen bringe det ned til et par timer. For perspektivet vil de hurtigste udslyngninger tage 15 til 18 timer at ramme Jorden. Han siger, at det også ville forbedre advarselstider for højhastighedssolvindstrømme, som - selvom de ikke er så farlige - kan forstyrre elnet og geostationære satellitter.

Gengivelse af Lagrange-satellitten. ESA

For mindre rumvejr kan mere rettidige advarsler sikre, at der ikke er planlagt rumvandringer under en storm, og at nødhjælpspersonale på Jorden har backup-kommunikation klar til at gå, hvis deres radioer går ud. I tilfælde af en Carrington-lignende begivenhed kan satellitoperatører lukke ned for deres operationer, advarsler kan blive udstedt til offentligheden om, at deres GPS-enheder vil lukke ned, og elnetoperatører kan få chancen for at beskytte deres udstyr.

Teknisk set vil missionen være udfordrende. På Jorden, tre jævnt fordelte stationer i ESA'erne Estrack netværk vil arbejde sammen for konsekvent at modtage signaler fra fartøjet, mens planeten roterer. Og at få signalet til Jorden i første omgang er heller ikke nogen nem opgave. L5-punktet er omkring 100 gange så langt fra Jorden som L1, hvilket betyder, at den hastighed, hvormed dataene kan sendes tilbage, reduceres.

Så er der selve solstormene. Fartøjet vil ikke kun sende data tilbage om dem - det skal også modstå dem. Når vi har voldsomme rumvejrshændelser, så vil vi stadig gerne observere, siger Kraft. Mens alle de andre rumfartøjer dybest set kan skjule sig selv og gå i sikker tilstand, skal vores rumfartøj være klar. Han siger, at holdet i øjeblikket udvikler mere robust afskærmning, der kan hjælpe satellitten til at modstå storme, der er stærkere end Carrington-begivenheden.

AT

For at fortsætte med at afbilde solen under ekstremt vejr, vil fartøjet bruge kunstig intelligens til at genkende og slette, billede for billede, ladede partikler, der skaber en slags sne på billeder.

Vores evne til at overvåge rumbaseret vejr er nedværdigende.

Missionen er stadig i sin tidlige fase. Lige nu er teamet ved at udvikle den tekniske plan og sammensætte et forslag, der skal pitches sammen med andre ESA-undersøgelser i november. De undersøger præcis, hvor robuste systemerne skal være, og balancerer økonomiske begrænsninger med behovet for at beskytte fartøjet. Afhænger af dette forslag er yderligere finansiering til rent faktisk at udføre missionen. Hvis alt går efter planen, lanceres de i 2025.

Kraft er optimistisk om, at missionen bliver godkendt. Han siger, at holdet allerede har modtaget relativt klare indikationer fra lande, herunder Tyskland og Storbritannien, om, at de ønsker at støtte det.

Timingen af ​​denne godkendelse er kritisk, fordi der er desperat brug for nye rumvejrmissioner. Inden for få år vil vi miste nogle af de mest afgørende videnskabelige satellitter, der har været i drift i årtier. Vores evne til at overvåge rumbaseret vejr er nedværdigende, siger Luntama.

Den mission, som forskerne er mest bekymrede for at miste, er Solar and Heliospheric Observatory Satellite (SOHO), som sidder ved L1. Det er den eneste mission, der er vært for et instrument, der overvåger begyndelsen af ​​koronale masseudslyngninger mod Jorden. Og det er det primære værktøj, der stadig bruges til at give advarsler og advarsler, når der sker noget farligt i solen.

Den blev lanceret i 1995 og har allerede været i rummet i mere end 20 år - mere end fire gange den oprindelige tilsigtede levetid. US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) planlægger også sit eget solobservatorium for at hjælpe med at erstatte SOHO-data, der kan gå tabt ved L1. Det er målrettet at blive lanceret i 2024, hvilket er lige i tide: Luntama siger, at SOHO senest har indtil 2024, før det mislykkes. Tekniske problemer kan få den til at gøre det hver dag.

Vi skal sikre os, at vi bevarer vores evne til at overvåge rumvejr, siger han. Ellers vil vi faktisk om nogle år være blinde, og vi vil ikke længere være i stand til at beskytte vores infrastruktur mod rumvejr.

skjule