Istraživači su izradili bolji sustav semafora za predviđanje geomagnetskih oluja. Testiraju može li nas sustav pripremiti na nadolazeće svemirske oluje koje mogu onesposobiti satelite i električne mreže na Zemlji
HIROVI SUNCA
Svemirski istraživači izgradili sustav semafora koji upozorava na opasne solarne oluje
Čitanje članka:
5
min
Yuri Shprits, svemirski znanstvenik pri Njemačkom istraživačkom centru za geoznanosti u Potsdamu, u misiji je spašavanja našeg planeta.
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
VIDEO
Već dugo znamo da hirovi Sunca uvelike ugrožavaju naš moderni način života. Ako naša zvijezda iznenada prijeđe u aktivnije razdoblje, to može izazvati geomagnetske oluje koje onesposobljavaju satelite ili uzrokuju nestanak struje na Zemlji.
Ali možemo li predvidjeti pojavu tih oluja i njihov utjecaj na Zemljin okoliš i infrastrukturu te osigurati da budemo spremni? Upravo na tome radi Shprits, počevši s projektom pod nazivom PAGER koji je financirala EU, a koji je trajao od 2020. do 2023. godine.
Predviđanje vremenskih uvjeta u svemiru
Cilj istraživača bio je razviti algoritam koji bi mogao upotrijebiti podatke teleskopa i satelita za promatranje sunca zajedno s podacima satelita koji kruže oko Zemlje. Temeljem toga mogli bi predvidjeti kada će opasna geomagnetska oluja krenuti u našem smjeru i kakve će biti posljedice za infrastrukturu u svemiru i na zemlji.
U tu svrhu istraživači su povezali različite računalne modele solarnog okružja i prostora blizu Zemlje. Kako kaže Shprits, u najboljem slučaju „trebat će nam sat-dva da izračunamo što će doći do Zemlje i kakav će učinak imati na okolozemaljski prostor, no samom poremećaju trebat će dva dana da stigne.”
Budući da može proći još nekoliko dana da bi se nakupilo zračenje koje može biti štetno za satelite, to bi moglo omogućiti neko vrijeme za pripremu. Algoritam koji je osmislio tim projekta PAGER sad se ispituje da bi se utvrdilo koliko može biti koristan.
„Nakon desetljeća temeljnih svemirskih istraživanja, koja su započela prvim američkim satelitom koji je otkrio štetno svemirsko zračenje 1958. godine, konačno smo dosegnuli sposobnosti predviđanja”, rekao je Shprits. „Vrlo smo uzbuđeni.”
Olujna fronta
Geomagnetska oluja nastaje kad snažna erupcija sa Sunca stupi u interakciju s magnetskim poljem našeg planeta.
Kako solarni vjetar putuje od Sunca do Zemlje, može nositi nabijene čestice koje stupaju u interakciju sa Zemljinim zaštitnim magnetskim poljem. One se dodatno zagrijavaju u magnetosferi i stvaraju čestice visoke energije koje mogu biti štetne za satelite.
Sudarom tih čestica s onima u Zemljinoj atmosferi mogu nastati veličanstvene aurore koje se vide sa Zemlje. Ali one također predstavljaju opasnost jer mogu ometati elektroničke sustave satelita. Takve geomagnetske oluje nedavno su pogodile naše svemirske instalacije.
U veljači 2022. američka tvrtka SpaceX izgubila je 38 internetskih satelita Starlink kad ih je nakon lansiranja snažna geomagnetska oluja povukla natrag u Zemljinu atmosferu.
Američka je tvrtka Intelsat pak u travnju 2010. zbog geomagnetske oluje izgubila kontrolu nad svojim satelitom Galaxy 15.
„Zalutao je i zaprijetio drugim svemirskim letjelicama zbog frekvencijskih smetnji”, rekao je Shprits. „To bi moglo biti vrlo skupo jer cijena svemirske letjelice može prijeći milijardu eura.”
Geomagnetske oluje također uzrokuju probleme na Zemlji. Električna struja koju stvaraju može preopteretiti elektrane i uzrokovati privremene nestanke struje. To se dogodilo u Quebecu u Kanadi 1989. godine, kada je geomagnetska oluja uzrokovala veliki devetosatni nestanak struje.
Vrlo snažne oluje u listopadu i studenom 2003. uzrokovale su smetnje satelitskih usluga, nepravilnosti na brojnim satelitima i smetnje komunikacija, električnih mreža i GPS navigacije u mnogim regijama širom svijeta.
Pojasevi zračenja
Većina satelita u Zemljinoj orbiti djeluje unutar pojaseva zračenja, područja svemira koje se proteže do približno 58 000 kilometara iznad našeg planeta, gdje magnetsko polje Zemlje zarobljava nabijene čestice. Ti se pojasevi mogu dramatično pojačati tijekom oluja.
„GPS sateliti djeluju u središtu tih pojaseva gdje je zračenje najštetnije”, rekao je Shprits. Iako su te svemirske letjelice dobro zaštićene, čestice najveće energije ipak mogu probiti njihovu zaštitu i oštetiti ih.
Da bi se obranile od solarnih događaja, zemlje u Europi i SAD-u imaju centre za predviđanje svemirskih vremenskih uvjeta koji mogu predvidjeti kada će velike oluje doći do Zemlje. Međutim, ta predviđanja donedavno nisu bila povezana s modelima koji mogu predvidjeti zračenje u svemiru, način prodora zračenja u svemirske letjelice ili potencijalne učinke na Zemlju.
U sklopu projekta PAGER znanstvenici iz Europe i SAD-a spojili su modele za Sunce i solarno okružje s onima za Zemljino okružje da bi razvili sveobuhvatan sustav predviđanja.
Shprits je istaknuo da su „neka predviđanja svemirskih vremenskih uvjeta zaista složena i zamršena, a dionici ponekad ne posjeduju doktorate iz svemirske fizike. Samo žele znati hoće li biti sigurno ili ne.”
Svemirski semafor
Stoga je cilj tima projekta PAGER bio izraditi jednostavan sustav semafora utemeljen na predviđanjima. On satelitskim operaterima govori je li vjerojatno da su uvjeti u svemiru sigurni ili nisu.
Uz PAGER operateri će odmah znati ako je situacija označena crvenom bojom da trebaju razmotriti privremeni prelazak satelita u zaštitni način rada ili ako operateri električnih mreža trebaju poduzeti preventivne mjere. Žuto znači da moraju paziti na moguće učinke, dok zeleno signalizira da je sve u redu.
„Zeleno znači ‘bez brige, ništa se ne događa‘“, rekao je Shprits. „Ponekad im je to zapravo najkorisnije jer u slučaju oluja žele jasan znak da se mogu vratiti uobičajenom radu.“
Za te izračune PAGER neprestano radi na snažnim računalima u računalnom centru Njemačkog istraživačkog centra za geoznanosti.
„Obično se najteža predviđanja izvode usred noći da ne bi preopteretila računala”, rekao je Shprits.
Rekao je da je njegov tim prešao na predviđanje vjerojatnosti i objasnio da je gotovo nemoguće ostvariti vrlo precizna dugoročna predviđanja učinaka oluje.
„Ako kažemo da će sa sigurnošću od 80 % u svemiru biti vrlo teški uvjeti, to je isto kao kad nam za zemaljske uvjete kažu da postoji 80 % vjerojatnosti za kišu.”
„To nam poručuje da je bolje ponijeti kišobran. Tako je i sa satelitima.”
Usavršavanje modela
Shprits trenutačno vodi razgovore s Europskom svemirskom agencijom (ESA) o novom projektu koji bi omogućio ESA-i da u svojem radu usvoji neke modele projekta PAGER.
Cilj je nastaviti poboljšavati usluge predviđanja i učiniti analizu nadolazećih svemirskih vremenskih događaja sve boljom.
„Nastojimo upotrebljavati stojno učenje na mnogim mjestima i uklopiti ga u ovu infrastrukturu. Također nastojimo upotrijebiti sve dostupne podatke u stvarnom vremenu i povezati ih s našim predviđanjima da bi mjerenja poboljšala naše modele.”
Ono što bi također moglo pomoći jest više satelitskih podataka. Shprits je objasnio da će nadolazeći projekt ESA-e za praćenje okružja zračenja blizu Zemlje omogućiti „mjerenja jakog zračenja u magnetosferi u stvarnom vremenu koja bi nam zbilja bila korisna”. To će učiniti letom kroz pojaseve zračenja i mjerenjem.
„Razmatraju se i prijedlozi za ugradnju detektora zračenja u sve komercijalne svemirske letjelice”, dodao je. „To bi nam zasigurno pomoglo da dobijemo mnogo bolju i širu sliku onoga što se događa u svemiru. Sada smo razvili alate za upotrebu svih tih podataka i poboljšanje predviđanja.”
Autor: Jonathan O’Callaghan
Istraživanja u ovom članku financira EU-ov program Horizon. Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija:
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Preporučeni članci
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
