Солнце не совсем спокойное, хотя оно выглядит довольно мирным, если взглянуть на него быстрыми взглядами, которые мы можем украсть невооруженным глазом. В действительности же Солнце - это динамичное, хаотичное тело, распыляющее солнечный ветер и излучение и извергающее огромные слои плазмы. Жизнь в технологическом обществе рядом со всем, что является проблемой.
В основном Солнце просто греет Землю. Но иногда его извержения приводят к солнечным штормам, которые обрушиваются на Землю. И в нашем электрифицированном и глобально коммуникативном мире эти штормы могут нанести большой ущерб. По данным Европейского космического агентства (ЕКА), в одной только Европе ущерб может составить миллиарды евро. Есть вещи, которые мы можем сделать, чтобы защитить наши электрические сети, системы связи и другую инфраструктуру от геомагнитных бурь, вызванных Солнцем. Но нам нужно знать, когда кто-нибудь придет.
Если мы хотим предсказать солнечные бури с какой-либо точностью, мы должны наблюдать их источник: Солнце. Хотя мы можем видеть Солнце с Земли, магнитное поле Земли, которое фактически защищает нас от этих штормов, является помехой для наблюдения за Солнцем. Атмосфера блокирует солнечные рентгеновские, ультрафиолетовые и гамма-лучи, что также затрудняет детальное наблюдение за Солнцем.
Дело не в том, что наземные наблюдения Солнца не могут рассказать нам о поведении Солнца и надвигающихся солнечных бурях, просто они не могут сделать это в одиночку. Спутники внутри магнитосферы Земли, но вне атмосферы также могут помочь. Но они проводят измерения на месте, они не делают прогнозы.
ЕКА планирует миссию, которая даст нам больше предупреждений об опасных штормах. Чтобы быть более эффективным, он должен находиться в космосе, вдали от магнитосферы Земли. Миссия называется Лагранж, и сейчас ЕКА рассматривает пару космических кораблей. Один будет сидеть в лагранжевой точке 1, а другой - в лагранжевой точке 5.
Точки Лагранжа - это особые места в космосе, где гравитационные силы Земли и Солнца уравновешивают друг друга, и космический корабль может оставаться в этом положении в течение длительного времени при минимальном расходе топлива. На L1 и L2 уже есть несколько космических кораблей, и их будет еще больше. (Космический телескоп Джеймса Вебба будет развернут на L2.)
Солнце иногда извергает и испускает огромные шарики материала с линиями магнитного поля от выбросов корональной массы. Большинство из этих шаров не находятся нигде рядом с Землей; но иногда нас поражают. И это вызывает здесь геомагнитную бурю, поскольку вспышка Солнца временно перекрывает магнитосферу Земли.
Но эти штормы не возникают из ниоткуда. Они начинают с наблюдаемых условий на Солнце. Солнце имеет 11-летний цикл, и часть этого цикла с наибольшей солнечной активностью - и грозовым потенциалом - называется солнечным максимумом. Во время солнечного максимума большинство штормов происходят от выбросов корональной массы (CME). В другое время в 11-летнем цикле штормы также порождаются совместно вращающимися областями взаимодействия (CIR).
Но какова бы ни была причина, все они происходят от Солнца, и более точное предсказание их выгодно всем.
Пара космических кораблей будет работать вместе, чтобы следить за Солнцем. L1 находится в солнечном ветре, в верхнем течении. Измерения L1 могут сказать нам о космической погоде, которая движется к Земле. Положение L5 дает нам вид сбоку выброса корональной массы, что позволяет лучше измерять скорость и направление CME. Вместе информация будет означать лучшие прогнозы.
«Один из лучших способов наблюдать за быстро меняющейся солнечной активностью - это расположить специальный космический корабль немного вдали от нашей прямой линии к Солнцу, чтобы он мог наблюдать« сторону »нашей звезды до ее поворота», - сказал Юха. Пекка Лунтама, ответственный за космическую погоду в центре управления полетами ЕКА, Дармштадт, Германия.
Космический аппарат L1 будет измерять фактический материал шторма, направляющегося к Земле, и может измерять его скорость, плотность, температуру и давление. Он также может измерять силу и направление Межпланетного магнитного поля (МВФ), которое является частью магнитного поля Солнца, толкаемого в космос солнечным ветром Солнца. Положение L1 также позволяет космическому кораблю наблюдать за солнечным диском и короной и измерять энергетические частицы от Солнца.
Положение L5 находится на 60 градусов позади Земли, поскольку она вращается вокруг Солнца. Космический корабль L5 будет смотреть на вещи со стороны и видеть сторону Солнца, которая должна была повернуться лицом к Земле. Этот космический корабль также сможет наблюдать, как плазменные облака распространяются и испускаются к Земле.
«L5 - это отличное место для будущей космической метеорологической миссии ЕКА, поскольку она дает предварительный обзор того, что происходит на Солнце», - сказал Юха-Пекка в пресс-релизе.
«Космический аппарат будет предоставлять важные данные, которые помогут нам определить прибытие Земли, улучшить наши прогнозы времени прибытия на Землю и обеспечить предварительное знание активных областей на Солнце по мере их вращения».
Для этой миссии два космических корабля не будут идентичны. Чтобы выполнять свои научные функции, каждый из них нуждался в различном наборе инструментов. К таким приборам относятся магнитографы, коронографы, гелиосферные томографы, магнитометры, спектрометры, анализаторы плазмы и другие.
Миссия Лагранжа станет частью сети средств наблюдения, как в космосе, так и здесь, на Земле, предназначенных для прогнозирования космических штормов. Вместе они составляют сеть ЕКА по космической погоде (SWE).
В пресс-релизе ESA говорится, что одно экстремальное событие в космической погоде может вызвать до 15 миллиардов евро (16,2 миллиарда долларов США). Благодаря заблаговременному предупреждению операторы электросетей смогут подготовиться к шторму и уменьшить ущерб, а также обеспечить минимальное отключение электричества для критически важных объектов, таких как больницы. Спутниковые операторы также выиграют.
Миссия сейчас находится на стадии разработки концепции. Над ней работают специалисты по космической погоде и приборостроению из промышленных и научных консорциумов Европы. ESA говорит, что они выберут проект миссии в течение 18 месяцев.
Больше:
- Пресс-релиз: Миссия Лагранжа
- Дополнительный пресс-релиз: Миссия Лагранжа
- Space Magazine: прогноз космической погоды теперь может дать спутникам один целый день предупреждения, когда приближается солнечная буря-убийца
