Jak prognozowanie pogody kosmicznej chroni astronautów (i satelity)
BOULDER, Kolorado - Wybuchy słońca, w tym burze, błyski i inne formy pogody kosmicznej, mogą wyrządzić znaczne szkody załogowym misjom, w tym ekipie Artemis 2, która niedawno powróciła na Ziemię, oraz sprzętowi satelitarnemu. W związku z tym Space Weather Prediction Center (SWPC) w Boulder, będący częścią NOAA, pracuje nad doskonaleniem metod prognozowania pogody kosmicznej, ulepszając monitorowanie środowiska kosmicznego i przekazywanie danych o pogodzie słońca i Ziemi. SWPC, główne źródło ostrzeżeń o pogodzie kosmicznej dla USA, koncentruje się na śledzeniu wybuchów słonecznych, które mogą zakłócać łączność satelitarną, systemy GPS i zasilanie energetyczne na Ziemi.
Gromadzenie danych o emisjach Słońca okazało się kluczowe podczas dziesięciodniowej misji Artemis 2, gdy operatorzy na powierzchni Ziemi czuwali przez całą dobę, by obserwować groźne burze promieniowania słonecznego.
Rosnąca podatność na zjawiska pogody kosmicznej dotyka wielu gałęzi technologii - powiedział do SpaceNews dyrektor SWPC Clinton Wallace. Odniósł się do tego, że prognozowanie to nasza najlepiej wyedukowana i poinformowana decyzja, oparta na dostępnych obserwacjach i modelach, które posiadamy.
Dlatego zrozumienie zjawisk burz słonecznych stanowi kluczowy element tworzenia precyzyjnych prognoz pogody kosmicznej ? od początku zdarzenia po jego lokalizację, czas trwania i natężenie, zauważył Wallace. Jednak prognozowanie pogody kosmicznej pozostaje w dekadach za prognozowaniem pogody na Ziemi, dodał.
Jesteśmy znacznie młodsi. Przed nami długa droga, aby nadrobić zaległości i zdobyć ten sam poziom dojrzałości - powiedział Wallace, dodając, że SWPC pracuje nad opracowaniem lepszych modeli opartych na badaniach z zakresu fizyki i sztucznej inteligencji, które mogą prognozować zdarzenia, jednocześnie uwzględniając niepewność i ryzyko.
Odkąd objął stanowisko dyrektora SWPC w marcu 2019 roku, Wallace zabiegał o stworzenie nowego środowiska testowego prognoz pogody kosmicznej. Ta dedykowana sala umożliwia klientom, naukowcom i prognostom wspólne zaangażowanie w ulepszanie obserwacji, modeli i produktów prognostycznych.
W kwietniu i maju 2025 roku testbed odnotował udział ponad 70 uczestników z NASA, US Space Force, firm kosmicznych, instytucji badawczych i partnerów międzynarodowych w ćwiczenia Artemis 2. Uczestnicy pracowali razem nad scenariuszami symulowanych burz promieniowania i oceniali środki modelowania pogody kosmicznej.
Wallace powiedział, że ćwiczenia testbed SWPC dla lotu Artemis 2 znacznie przekroczyły wszystkie oczekiwania.
"To praktyczne, immersyjne doświadczenie wzmocniło naszą znajomość prognoz pogody kosmicznej" ? powiedział Shawn Dahl, koordynator usług w SWPC. "Dało nam to możliwość przetestowania, ocenienia i udoskonalania naszych modeli na miejscu."
Dahl dodał, że przed startem Artemis 2 SWPC prowadziło częste rozmowy wspierające decyzje z odpowiedzialnym oficerem ds. pogody startowej na temat protonów energetycznych słonecznych i tego, czy mogą zostać osiągnięte jakieś progi. Podczas Artemis 2 SWPC było w stanie pewnie ocenić, że żadne znaczące zjawiska pogody kosmicznej nie będą towarzyszyć misji.
"Po starcie i na początku misji mieliśmy kilka okazji, kiedy musieliśmy szybko zdecydować, czy protony energetyczne słoneczne mogą wzrosnąć, ale nie sądziliśmy, że tak będzie i przekazaliśmy te informacje NASA za pośrednictwem naszego prognostera wysłanego do Houston," - powiedział Dahl.
Poza zdrowiem astronautów SWPC pracuje także nad umożliwieniem technologii, takiej jak system GPS na statkach kosmicznych oraz satelitów megakonstelacji Starlink i Amazon Leo, aby poradzić sobie z pogodą kosmiczną. Te satelity są narażone na ryzyko: w maju 2024 roku burza słoneczna spowodowała poważny wpływ na satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej.
"Zaskakująco zaobserwowaliśmy szacunkowy wpływ ekonomiczny przekraczający miliard dolarów na rolników polegających na precyzyjnym GPS, tylko w tym jednym sektorze rolnictwa" ? powiedział Wallace.
Ostatnia burza geomagnetyczna także wywołała dodatkowy opór na satelitach Starlink, zakłócając ich tor lotu.
"W praktyce mogliśmy zobaczyć, jak satelity spadają o kilka kilometrów" ? powiedział Wallace. "Następnie wchodzimy w scenariusze, w których zaczynamy ograniczać nasze możliwości lotu na niskiej orbicie Ziemi i stwarzamy zagrożenie dla innych satelitów. Nie chcemy kolizji satelitów na LEO."
Nowe statki kosmiczne, wraz z narzędziami naziemnymi, ułatwią w przyszłości proces monitorowania i prognozowania pogody kosmicznej, co doprowadzi do bardziej kompleksowych prognoz z większym wyprzedzeniem czasowym.
Nowym dodatkiem do obserwacji Słońca w SWPC jest NOAA Space Weather Observations at L1 to Advance Readiness - 1 (SOLAR-1), uruchomiony w zeszłym styczniu. "Teraz jest na miejscu i być może w trybie operacyjnym do końca kwietnia," powiedział Dahl, i ma na celu ciągłe monitorowanie Słońca i pogody kosmicznej z tej unikalnej perspektywy, położonej około miliona mil od Ziemi.
Kolejnym obiektem kosmicznym, na który SWPC z niecierpliwością czeka, jest satelita Vigil Europejskiej Agencji Kosmicznej, powiedział Dahl.
Vigil, który ma zostać wystrzelony na początku lat 2030., będzie ustawiony w taki sposób, aby uzyskać boczny widok Słońca, w poszukiwaniu potencjalnie niebezpiecznej aktywności słonecznej przed jej wykryciem z Ziemi. "Ten boczny widok powie nam, czy wyrzut masy koronalnej zmierza w kierunku Ziemi, czy nie, a jeśli tak, pomoże nam szybciej przewidzieć dotarcie na Ziemię," powiedział Dahl.
Jednym z głównych celów Wallace'a jest promowanie "narodu gotowego na pogodę kosmiczną".
"Z powodu naszego uzależnienia od technologii" powiedział Wallace, "stajemy się coraz bardziej podatni. Nie oznacza to, że nie poczyniliśmy postępów i nie widzieliśmy ulepszeń w ostatniej dekadzie" ? kontynuował, ale trzeba zapewnić, że nowe odkrycia naukowe będą wykorzystywane w prognozowaniu i przygotowaniu infrastruktury.
W tym celu SWPC współpracuje z Departamentem Bezpieczeństwa Wewnętrznego nad benchmarkami definiującymi, jak duże mogą być burze słoneczne i ich potencjalny wpływ.
"Jest bardzo jasne, że pogoda kosmiczna będzie jednym z tych ryzyk w Narodowym Rejestrze Ryzyka" ? powiedział Wallace. "Razem, cały rząd USA stara się zrobić wszystko, co w naszej mocy, aby chronić krytyczną infrastrukturę, na której opieramy nasze codzienne życie."
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
