211service.com
Rymduppdraget för att köpa oss livsviktiga extra timmar innan en solstorm slår till
NASA
Carrington Event är förmodligen den mest kända händelsen i rymdvädrets historia. En massiv solstorm som träffade jorden 1859, producerade så mycket geomagnetisk aktivitet att norrskenet sågs så långt söderut som Kuba. Telegrafoperatörer rapporterade att gnistor flög från deras utrustning. Det här låter inte så illa, men om det hände idag skulle det kunna försvaga strömmen i stadskärnor, stänga av GPS och sätta satellitkommunikation på spel.
Stormar som denna kan hända bara en gång vart 100:e eller 200:e år, men om en sådan kommer måste vi veta.
Rymdväderanalys letar efter varningar för sådana katastrofala händelser (och mindre, mer frekventa solutbrott) genom att observera solens solvind, koronala massutkastningar (när solen kastar ut plasma från sin korona, störande magnetfält) och andra fenomen. Prognoserna kan förutsäga när norrsken kommer att lysa upp himlen, men ännu viktigare, de kan varna för en förestående katastrofal händelse.
Den här artikeln dök upp först i vårt rymdtekniska nyhetsbrev, The Airlock. Du kan registrera dig här – det är gratis!
Just nu får vi dock bara några timmar till några dagars varning. Den främsta anledningen är att vi inte har en bra sikt över hela solen, och därför kan vi inte se när något farligt bildas runt dess baksida. Ett planerat uppdrag från Europeiska rymdorganisationen skulle kunna ändra på det genom att ge oss en titt runt sidan – lägga till en viktig resurs till arsenalen av solprognosmakare. Forskare är i en kapplöpning mot tiden för att få Lagrange-uppdraget igång innan våra andra metoder för att upptäcka farligt solväder inte längre fungerar.
Diagram över lagrangepunkter mellan jorden och solen. NASA
Fram till nu har de flesta rymdväderuppdrag antingen kretsat runt jorden eller beläget vid Lagrange-punkten L1, som sitter mellan jorden och solen. Lagrange poäng är platser i rymden där ett objekt kommer att behålla samma position i förhållande till två kroppar som är i omloppsbana runt varandra. Till exempel verkar ett objekt vid L1-punkten stanna precis framför jorden, vilket ger en oavbruten vy av solen hela tiden. Detta gör det till en utmärkt plats för vetenskapsuppdrag – som måste spendera mindre energi för att stanna på plats för att ta data – och mer specifikt solobservationssatelliter.
Men det ger oss bara en vy av ena sidan av stjärnan. ESA:s Lagrange-uppdrag kommer att dra fördel av Lagrange-punkt 5 för att ge oss ett nytt perspektiv. L5 är ungefär en astronomisk enhet från jorden (solens avstånd, eller 150 miljoner kilometer), men bort från sidan av planeten. Det här är den första rymdfarkosten som verkligen planerar att stanna där i L5 och kontinuerligt leverera data, säger ESA:s L1/L5 uppdragsstudieledare, Stefan Kraft. NASA:s STEREO-hantverk besökte kort punkter under 2009, men faktiskt stoppa kräver mycket mer bränsle.
Denna sidovy skulle ge ESA-forskare en konstant titt på solens yta innan den roterar mot jorden (solen roterar ca. en gång var 27:e dag ), ger tidigare och mer exakta varningar om farligt rymdväder kan vara på väg.
Para ihop data från L1 och L5 hjälper också till att minska varningstiderna. Just nu kan effekten av en koronal massutkastning på jorden bara förutsägas med en noggrannhet på sex till 12 timmar. Enligt ESA:s chef för rymdvädersegmentet, Juha-Pekka Luntama, skulle Lagrange-uppdraget få ner det till några timmar. För perspektiv skulle de snabbaste utstötningarna ta 15 till 18 timmar att träffa jorden. Han säger att det också skulle förbättra varningstiderna för höghastighetssolvindströmmar, som – även om de inte är lika farliga – kan störa elnät och geostationära satelliter.
Rendering av Lagrange-satelliten. ESA
För mindre rymdväder kan mer aktuella varningar säkerställa att inga rymdpromenader planeras under en storm och att räddningspersonal på jorden har backup-kommunikation redo att gå om deras radioapparater slocknar. I händelse av en Carrington-liknande händelse kan satellitoperatörer stänga av sin verksamhet, varningar kan utfärdas till allmänheten om att deras GPS-enheter kommer att stängas av och elnätsoperatörer kan ges chansen att skydda sin utrustning.
Tekniskt sett kommer uppdraget att vara utmanande. På jorden, tre jämnt fördelade stationer i ESA Spåra nätverk kommer att arbeta tillsammans för att konsekvent ta emot signaler från farkosten när planeten roterar. Och att få signalen till jorden i första hand är ingen lätt uppgift heller. L5-punkten är ungefär 100 gånger så långt från jorden som L1, vilket betyder att hastigheten med vilken data kan skickas tillbaka minskar.
Sedan finns det själva solstormarna. Farkosten kommer inte bara att skicka tillbaka data om dem – det måste också tåla dem. När vi har svåra rymdväderhändelser, då skulle vi ändå vilja observera, säger Kraft. Medan alla andra rymdfarkoster i princip kan gömma sig och gå in i säkert läge, skulle vår rymdfarkost behöva vara redo. Han säger att teamet för närvarande utvecklar mer robust skärmning som kan hjälpa satelliten att motstå stormar starkare än Carrington Event.
DEN DÄR
För att fortsätta avbilda solen under extremt väder kommer farkosten att använda artificiell intelligens för att identifiera och radera, ruta för ruta, laddade partiklar som skapar en sorts snö på bilder.
Vår förmåga att övervaka rymdbaserat väder är förnedrande.
Uppdraget är fortfarande i ett tidigt skede. Just nu håller teamet på att utveckla den tekniska planen och sammanställa ett förslag som ska presenteras tillsammans med andra ESA-studier i november. De undersöker exakt hur robusta systemen måste vara, och balanserar ekonomiska begränsningar med behovet av att skydda farkosten. Att hänga på det förslaget är ytterligare finansiering för att faktiskt utföra uppdraget. Om allt går enligt planerna kommer de att lanseras 2025.
Kraft är optimistisk att uppdraget kommer att godkännas. Han säger att laget redan har fått relativt tydliga indikationer från länder inklusive Tyskland och Storbritannien att de vill stödja det.
Tidpunkten för det godkännandet är avgörande, eftersom nya rymdväderuppdrag är desperat nödvändiga. Inom bara några år kommer vi att förlora några av de mest avgörande vetenskapssatelliterna som har varit i drift i decennier. Vår förmåga att övervaka rymdbaserat väder är förnedrande, säger Luntama.
Det uppdrag som forskarna är mest oroliga för att förlora är Solar and Heliospheric Observatory Satellite (SOHO), som sitter vid L1. Det är det enda uppdraget som är värd för ett instrument som övervakar början av koronala massutkastningar mot jorden. Och det är det primära verktyget som fortfarande används för att ge varningar och varningar när något farligt händer i solen.
Den lanserades 1995 och har redan funnits i rymden i mer än 20 år - mer än fyra gånger den ursprungliga avsedda livslängden. US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) planerar också sitt eget solobservatorium för att hjälpa till att ersätta SOHO-data som kan gå förlorade vid L1. Det är inriktat på att lanseras 2024, vilket är precis i tid: Luntama säger att SOHO har, senast, till 2024 innan det misslyckas. Tekniska problem kan få den att göra det vilken dag som helst.
Vi måste se till att behålla vår förmåga att övervaka rymdväder, säger han. Annars kommer vi om några år faktiskt att vara blinda och vi kommer inte att kunna skydda vår infrastruktur från rymdväder längre.