Uniós Kutatások egy továbbfejlesztett jelzőlámpás rendszert hoztak létre a geomágneses viharok előrejelzésére. A szakemberek jelenleg azt tesztelik, hogy ezek az algoritmusok mennyire tudnak felkészíteni minket a közelgő űrviharokra, amelyek jelentős pusztítást okozhatnak azáltal, hogy kiiktatják a műholdakat az űrben és az elektromos hálózatokat a Földön. Minderről a Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja adott hírt.
Régóta tudjuk, hogy életünk a Nap szeszélyeitől függ. Ha csillagunk hirtelen aktívabb időszakba lép, geomágneses viharokat okozhat, amelyek tönkre tehetik a Föld körül keringő műholdakat, vagy áramszüneteket okoznak a földfelszínen.
A Napvihar veszélyes részecskéi
Geomágneses vihar akkor keletkezik, amikor a Napból származó erőteljes kitörés kölcsönhatásba lép bolygónk mágneses mezejével. Ahogy a napszél a Naptól a Föld felé halad, olyan töltött részecskéket szállíthat, amelyek kölcsönhatásba lépnek a Föld védő mágneses mezejével. Ezek a magnetoszférán belül tovább melegednek, és nagy energiájú részecskéket hoznak létre, amelyek károsak lehetnek a műholdakra.
Ezeknek a részecskéknek a Föld légkörében lévő részecskékkel való ütközése hozhatja létre a Földről látható csodálatos sarki fényt. De a csodálatos látvány mellett megzavarhatják a műholdak elektronikus rendszereit is. Ilyen geomágneses viharok nemrégiben már többször sújtották űrbeli berendezéseinket.
2022 februárjában például az amerikai SpaceX vállalat 38 Starlink internet műholdját veszítette el, amikor egy erős geomágneses vihar visszanyomta őket a Föld légkörébe a felbocsátás után. Az amerikai Intelsat cég pedig 2010 áprilisában Galaxy 15 műholdjával vesztette el a kapcsolatot a geomágneses vihar következtében.
A legtöbb földközeli műhold a Föld fölötti, 58 000 kilométeres magasságig terjedő régiójában működik, ahol a Föld mágneses mezeje miatt sok töltött részecske csapdába esik. Itt működnek a GPS-műholdak is s bár ezek az űreszközök jól védettek, a legnagyobb energiájú részecskék áthatolhatnak az árnyékolásukon, és így károsíthatják őket.
Megjósolhatók-e a geomágneses viharok
De a geomágneses viharok a Földön is problémákat okoznak. Az általuk keltett hirtelen áramtöbblet túlterhelheti az erőműveket, és átmeneti áramkimaradásokat okozhat. Ez történt a kanadai Quebecben 1989-ben, amikor egy geomágneses vihar kilenc órás, széles körű áramszünetet okozott.
2003 októberében és novemberében a szokatlanul erős naptevékenység okozta viharok a műholdas szolgáltatások megszakadását, számos műhold anomáliáját, valamint a kommunikáció, az elektromos hálózatok és a GPS-navigáció zavarát idézték elő a világ számos régiójában.
De vajon meg tudjuk-e jósolni, hogy mikor érkeznek ezek a viharok, hogyan hatnak majd a Föld környezetére és infrastruktúrájára, és fel tudunk-e készülni?
A naptevékenységek elleni védelem érdekében Európa és az Egyesült Államok is rendelkezik űridőjárás-előrejelző központokkal, amelyek hozzávetőlegesen meg tudják jósolni a káros geomágneses viharok Földre érkezését. A közelmúltig azonban ezek az előrejelzések nem kapcsolódtak olyan modellekhez, amelyek képesek voltak megjósolni az űrben lévő sugárzás mennyiségét, s azt, hogy ez a sugárzás hogyan károsítaná az űreszközöket, illetve a földi infrastruktúrát.
Ezt próbálta megoldani a PAGER nevű, 2020-tól 2023-ig uniós támogatással zajlott kutatási projekt. A kutatók célja egy olyan algoritmus kifejlesztése volt, amely a Napot figyelő távcsövek és műholdak adatait össze tudja hozni a Föld körül keringő műholdak adataival. Ezek alapján meg tudták jósolni a felénk tartó veszélyes geomágneses vihar erejét, és azt, hogy milyen következményekkel járhat az űrbeli és földi infrastruktúrára nézve. Ehhez a kutatók összekapcsolták a napközeli környezet és a földközeli űr különböző számítógépes modelljeit.
Ha piros jelzés jön, jön műholdak védelmi üzemmódja
Elvileg a legjobb esetben egy-két óra alatt ki lehetne számítani, hogy milyen geomágneses vihar érkezik és milyen hatása lesz a földközeli környezetben, de a gyakorlatban ez mégis két napba telik. Mivel a műholdakra káros sugárzás felhalmozódása további néhány napot vehet igénybe, ez némi időt adhat a felkészülésre.
A PAGER-kutatói voltaképpen előrejelzéseken alapuló egyszerű közlekedési lámparendszert hoztak létre. Ez megmondja a műholdak üzemeltetőjének, hogy az űrben uralkodó viszonyok valószínűleg biztonságosak lesznek-e vagy sem. A PAGER segítségével így az üzemeltető azonnal tudni fogja, ha a helyzet piros, és fontolóra kell vennie, hogy a műholdakat ideiglenesen védelmi üzemmódba kapcsolja, vagy ha a földi elektromos hálózat üzemeltetőinek megelőző intézkedéseket kell tenniük. A sárga azt jelenti, hogy óvakodniuk kell a lehetséges hatásoktól, míg a zöld azt jelzi, hogy minden rendben van.
A számítások elvégzéséhez a PAGER a Német Földtudományi Kutatóközpont egyik számítógépes központjában található nagy teljesítményű gépeken fut folyamatosan. A legbonyolultabb számításokat mégis általában éjszaka végzik, hogy ne terheljék le túlságosan a számítógépeket.
A PAGER kutatói által kidolgozott algoritmust most teszik próbára, hogy kiderüljön a hasznossága. Tárgyalnak az Európai Űrügynökséggel (ESA) is egy új projektről, amely lehetővé tenné az ESA számára, hogy átvegye a PAGER modelljeinek egy részét saját működésére. A cél az előrejelzési szolgáltatások további javítása, és a beérkező űridőjárási események egyre jobb elemzése.
Egyes további javaslatok szerint minden kereskedelmi űrhajóra sugárzásérzékelőket kellene felszerelni. Ez minden bizonnyal segítene abban, hogy sokkal jobb és részletesebb képet kapjunk az űrben történő eseményekről, ami tovább javíthatná az űridőjárás előrejelzését.