Ученые готовятся к следующему мероприятию в Кэррингтоне
Готовность правительств к стихийным бедствиям не ограничивается кризисами, которые происходят здесь, на Земле. На самом деле, эксперты знают, что некоторые из наиболее разрушительных и непредсказуемых явлений начинаются на поверхности Солнца. Вот уже несколько недель специалисты по планированию чрезвычайных ситуаций Европейского космического агентства (ЕКА) в Дармштадте, Германия, проводят тестовые запуски, чтобы улучшить возможности реагирования на катастрофическую солнечную бурю. И хотя современный мир с цифровыми сетями означает, что такое событие неизбежно нарушит работу глобальных систем, исследователи работают над тем, чтобы у человечества было как можно больше времени на то, чтобы избежать наихудшего сценария.
Солнечные бури — это полурегулярные явления, при которых солнце выбрасывает гигантские столбы заряженной пыли и газа в сторону планеты со скоростью до 2 миллионов миль в час. Эти волны могут нарушить магнитосферу Земли и вызвать величественные оттенки, которые можно увидеть во время полярных сияний. Последствия могут выйти далеко за рамки ослепительного зрелища в ночном небе. Геомагнитные бури могут легко нарушить работу спутниковых группировок, электрических сетей, систем связи и, по сути, любой другой электронной или геопространственной инфраструктуры.
Еще одно событие в Кэррингтоне
Несмотря на то, что в прошлом году сильная солнечная буря попала в заголовки газет, 166-летнийстарое событие по-прежнему остается самым мощным за всю историю наблюдений. В августе 1859 года то, что сейчас известно как Каррингтоновское землетрясение, поразило Землю с такой космической силой, что вызвало северное сияние далеко на юге, в Центральной Америке, а также разрушило ранние телеграфные системы. Событие в Кэррингтоне было достаточно серьезным почти два столетия назад, но такая мощная солнечная буря сегодня может подорвать здоровье общества, зависящего от электроники, систем глобального позиционирования и телекоммуникаций.
Одной из самых серьезных проблем будет то, как общество будет реагировать на изменения климата. десятки тысяч спутников над нашими головами могли бы откликнуться. В настоящее время ЕКА готовит к запуску 4 ноября Sentinel-1D, первого из двух полезных орбитальных аппаратов, предназначенных для обеспечения постоянного потока изображений поверхности Земли. По словам заместителя руководителя эксплуатации космического аппарата Sentinel-1D Томаса Ормстона, в настоящее время эксперты могут сделать не так уж много для защиты такого многомиллионного проекта.
“Если такое событие произойдет, никаких хороших решений не будет. решения. Цель состояла бы в том, чтобы обезопасить спутник и максимально ограничить ущерб”, — говорится в заявлении Ормстона.
Разработчики сценария обучения не сдерживались во время его прохождения. По данным ЕКА, в ходе семинара была смоделирована вспышка класса X45 — ситуация на уровне событий в Каррингтоне, характеризующаяся рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, которое нарушило бы работу радаров, средств связи и GPS—данных примерно через восемь минут после запуска с Солнца. Астронавт Европейского космического агентства Томас Песке сфотографировал эти зеленые завитки северного сияния с борта Международной космической станции в августе 2021 года.
Три волны энергии
К сожалению, такая чрезвычайная ситуация не включала бы в себя единичный всплеск космического излучения. энергия. Примерно через 10-20 минут вторая волна частиц высокой энергии, включая протоны, электроны и альфа-частицы, столкнется с Землей почти со скоростью света, поджарив бортовую электронику Sentinel-1D и, возможно, нанеся непоправимый ущерб. Ведущий специалист по моделированию Густаво Бальдо Карвалью объяснил, что, хотя первый взрыв, скорее всего, застал бы наблюдателей врасплох, они знали, что их ждет.
“Как только они восстановили самообладание, они поняли, что начался обратный отсчет. В ближайшие 10-18 часов произойдет выброс корональной массы, и они должны были подготовиться к этому”, — сказал он.
Это третий выброс, который может оказаться самым дорогостоящим. Это момент, когда выброс корональной массы (CME) достигает Земли со скоростью около 1242 миль в секунду и вызывает гигантскую геомагнитную бурю. Подобно событию в Кэррингтоне или прошлогодним вспышкам, наблюдатели на местах могли бы увидеть красочное полярное сияние. Но это, вероятно, будет незначительной компенсацией по сравнению с разрушением электросетей, скачками напряжения на линиях электропередач и падением спутников с орбиты.
“В случае возникновения такого шторма сопротивление спутников может увеличиться на 400 процентов из-за локальных пиков плотности атмосферы,” объяснил координатор моделирования космической погоды ЕКА Хорхе Амайя. “Это не только снижает риск столкновений, но и сокращает срок службы спутников из-за увеличения расхода топлива для компенсации снижения орбиты”.
Амайя добавил, что, хотя спутники, находящиеся на низкой околоземной орбите, могут в некоторой степени защищаться от атмосферных воздействий, система Carrington-ситуация на этом уровне “не оставила бы ни один космический аппарат в безопасности”.
Он сравнил сценарий подготовки ЕКА с планированием пандемии.
“Мы почувствуем это по-настоящему повлияет на наше общество только после события, но мы должны быть готовы и иметь планы, чтобы отреагировать в любой момент”, — сказал Амайя.
ЕКА планирует запустить свой монитор космической погоды Virgil в 2031 году. Автор: ESA
Планирование на будущее
Однако это далеко не безнадежно. Тренировка Sentinel-1D в сотрудничестве с Управлением космической погоды Европейского космического агентства (ESA) предоставила первый шанс пережить тяжелое событие. Тем временем ЕКА продолжает разработку своей распределенной системы датчиков космической погоды (D3S), в рамках которой будет развернута новая спутниковая сеть, предоставляющая современные источники данных. Тем временем агентство готовится к запуску миссии Virgil, запуск которой запланирован на 2031 год. После завершения проекта Virgil будет следить за опасными солнечными явлениями “со стороны” Солнца. При таком ракурсе система может предупреждать команды на Земле о солнечных явлениях быстрее, чем когда-либо, предоставляя инженерам время для подготовки уязвимых систем с большим интервалом, чем когда-либо прежде.
“Масштаб и разнообразие воздействий подтолкнули нас и наших сотрудников к тому, чтобы системы работают на пределе возможностей, но команда справилась с этой задачей, и это научило нас тому, что если мы сможем справиться с этим, то сможем справиться и с любой реальной непредвиденной ситуацией”, — сказал Ормстон.
Исправление: в более ранней версии этой статьи при указании скорости CME вместо миль в секунду неправильно использовалось значение «миль в час». Мы сожалеем об ошибке. как ученые готовятся к следующему мероприятию в Кэррингтоне, появилось впервые в журнале Popular Science.
Другие статьи: