Сонячні бурі трапляються, коли Сонце випускає гігантські хвилі випромінювання та заряджених частинок. Здебільшого нас захищає магнітне поле Землі, але під час екстремальних подій цей щит може бути подоланий.
У 1859 році шторм, відомий як Каррінгтонська подія, вивів з ладу телеграфні системи, спалахнув пожежі та освітив небо полярними сяйвами, видимими аж до Карибського басейну. Сьогодні подібний шторм може перешкоджати роботі супутників, вимкнути електромережі та порушити сигнали GPS по всьому світу.
Саме до такого шторму Європейське космічне агентство (ЄКА) має намір підготуватися за допомогою своєї місії Sentinel-1D, запуск якої заплановано на 4 листопада 2025 року.
Фальшива сонячна буря вдаряє
Щоб змоделювати немислиме, команда ЄКА розробила космічну погодну катастрофу, змодельовану за зразком події Каррінгтона. Під час навчань супутник ледве встиг відокремитися від ракети, коли сталася проблема.
Величезний сонячний спалах – класифікований як X45, один з найінтенсивніших рівнів – випромінював радіацію, яка досягла Землі лише за вісім хвилин. Радіолокаційні системи стали нестабільними. Зв’язок перестав працювати. GPS? Зник. Потім стався другий удар. Цього разу високоенергетичні частинки врізалися в супутники та спричинили збої в електроніці.
«Спалах на Сонці застав членів команди зненацька», — сказав Густаво Бальдо Карвалью, провідний офіцер з моделювання Sentinel-1D. «Але щойно вони заспокоїлися, то зрозуміли, що почався зворотний відлік. Протягом наступних 10-18 годин мав статися викид корональної маси, і їм довелося до нього готуватися».
Подолання хаосу
Через п’ятнадцять годин сталася головна подія: викид корональної маси (CME), гігантська хмара гарячої, зарядженої плазми, що рухалася зі швидкістю до 1240 миль на секунду (2000 кілометрів на секунду). Вона сильно вдарила по Землі.
Хоча люди на землі насолоджувалися рідкісними полярними сяйвами аж до Сицилії на півдні, електромережі були перевантажені. Перенапруги проходили по трубопроводах і довгих кабелях. А в космосі ситуація погіршилася.
Верхні шари атмосфери Землі роздулися від спеки, зміщуючи супутники з місця та збільшуючи ймовірність аварій.
«Якщо станеться такий шторм, опір супутників може збільшитися на 400 відсотків, з локальними піками щільності атмосфери», — сказав Хорхе Амайя, координатор моделювання космічної погоди в ЄКА. «Це не тільки впливає на ризики зіткнень, але й скорочує термін служби супутників через збільшення споживання палива для компенсації зменшення орбіти».
Подія такого масштабу серйозно погіршила б якість даних про кон’юнкції, що зробило б прогнози зіткнень дедалі складнішими для інтерпретації, оскільки ймовірності швидко змінюються.
«У цьому контексті прийняття рішень стає делікатним балансом за умов значної невизначеності, коли маневр уникнення, спрямований на зменшення ризику одного потенційного зіткнення, може дещо збільшити ризик іншого», – сказав Ян Сімінскі з Управління космічного сміття ЄКА.
Електроніка не мала жодних шансів
Рівень радіації різко зріс. Супутники почали виходити з ладу. Навігаційні сигнали зникали. Зоряні трекери – які використовуються для орієнтації супутників – перестали працювати. Системи зарядки вийшли з ладу.
«Величезний потік енергії, що викидається Сонцем, може пошкодити всі наші супутники на орбіті», – сказав Амая.
«Супутники на низькій навколоземній орбіті зазвичай краще захищені нашою атмосферою та магнітним полем від космічних небезпек, але вибух такого масштабу, як подія Каррінгтона, не залишить жоден космічний апарат у безпеці».
Не якщо, а коли
Підготовка до такого типу катастрофи — це не про страх. Йдеться про підготовку. ЄКА хотіло побачити, як різні відділи — від диспетчерів місій до експертів з космічної погоди — реагуватимуть разом.
«Проведення цього в контрольованому середовищі дало нам цінне розуміння того, як ми можемо краще планувати, підходити та реагувати, коли трапляється така подія», – сказав Карвалью. «Ключовий висновок полягає в тому, що питання не в тому, чи це станеться, а в тому, коли».
За словами Амаї, моделювання впливу такої події схоже на прогнозування наслідків пандемії. Ми відчуємо її реальний вплив на наше суспільство лише після події, але ми повинні бути готові та мати плани реагування в будь-який момент, зазначив він.
«Масштаб та різноманітність ударів довели нас та наші системи до межі можливостей, але команда впоралася з цим викликом, і це навчило нас, що якщо ми можемо впоратися з цим, ми можемо впоратися з будь-якою реальною непередбаченою ситуацією», – сказав Томас Ормстон, заступник менеджера з операцій космічного апарату Sentinel-1D.
Нові системи для відстеження сонячних бур
ЄКА не зупиняється на навчаннях. Агентство працює над новими інструментами, які допоможуть Європі випередити космічну погоду. Одним із великих проектів є Розподілена система космічних метеорологічних датчиків (D3S), мережа космічних приладів, які будуть постійно моніторити навколишнє середовище навколо Землі. Більше даних означає кращі прогнози та швидше реагування.
Ще одна ключова місія називається Vigil. Запуск відбудеться у 2031 році, а орбітальний апарат буде обертатися в спеціальному місці, відомому як точка Лагранжа 5, – приблизно за 150 мільйонів кілометрів (93 мільйони миль) від Землі, збоку від Сонця. Звідти Vigil зможе спостерігати за сонячними виверженнями, перш ніж вони наблизиться до Землі, що дасть операторам більше часу для реагування.
Наш світ працює на супутниках – від інтернету та прогнозів погоди до GPS та глобального банкінгу, космічні технології лежать в основі повсякденного життя. Сильна сонячна буря може вивести з ладу ці системи та завдати збитків на мільярди доларів.
ЄКА працює над тим, щоб у разі неналежної поведінки Сонця ми не були заскочені зненацька.