Капризная космическая погода: как солнечные бури влияют на жизнь планеты и что с этим делать
Прямо сейчас мы находимся посреди очередного солнечного цикла, 25-го с момента начала наблюдений. Такие циклы длятся 11 лет и проявляются сначала в постепенном нарастании активности звезды, а затем в спаде. Сегодня Солнце дошло до своего максимума или сделает это в ближайшие месяцы.
К сожалению, из-за огромной сложности Солнца и несовершенства наших технологий, ученые не могут сказать точно, когда наступит пик и начнется спад, пишет 24 Канал. Они могут лишь констатировать фактические показатели. Согласно ранним прогнозам, солнечный максимум должен был наступить где-то в 2025 году, но последние наблюдения показали настолько высокую и необычную даже для таких периодов активность, что ученые предположили наступление максимума уже в 2024-м. Закрытие текущего цикла ожидается примерно к 2030 году.
Ученые наблюдают
Именно нынешняя точка цикла является сверхважной для нас с точки зрения мониторинга космической погоды, ведь во времена максимумов наблюдается рост количества солнечных вспышек, выбросов корональной массы и солнечных штормов.
Эти вспышки, хоть и редко, но могут косвенно влиять на нас, людей. Существуют некоторые технологии, которые подвергаются воздействию солнечного выброса и излучения. Это, например, спутники, которые начинают сбоить, выключаться или даже сходить с орбиты обратно в атмосферу. В 2022 году SpaceX была вынуждена свести почти партию только что запущенных аппаратов Starlink (38 из 49 штук), поскольку их повредила солнечная вспышка. Они сгорели в атмосфере. Такие солнечные выбросы влияют также на связь, радио, создают радиационную опасность для астронавтов, а в худших – но редких – случаях даже могут привести к отключению электричества на поверхности планеты.
Такие перебои в работе критически важной инфраструктуры могут очень дорого стоить экономике развитых стран. Сбои, вызванные солнечной активностью, стоят десятки миллиардов долларов ежегодно, хотя мы, конечные потребители, этого часто и не замечаем.
Более половины этих убытков вызваны косвенными затратами, связанными с перебоями в цепочках поставок. Убытки от солнечных явлений могут привести к логистическим задержкам, простоев производства, увеличение операционных расходов, дефицита товаров и других проблем в международной торговле.
Прогнозирование солнечной погоды также играет решающую роль в безопасном и эффективном исследовании космоса. Без точных прогнозов и прогностической аналитики космические миссии и астронавты, которые принимают в них участие, подвергаются риску радиационного облучения и сбоев в работе оборудования космических кораблей, ракет, станций.
Поэтому учитывая все это существует критическая необходимость изучения, понимания и прогнозирования космической погоды.
Проблемы и их решения
В 2024 году мониторинг и анализ космической погоды осуществляется преимущественно государственными учреждениями и научными организациями. Двумя основными поставщиками информации являются Национальное управление океанических и атмосферных исследований в США и Европейское космическое агентство. Эти организации управляют данными из различных источников, которые включают спутниковые наблюдения и наземные обсерватории, чтобы создать комплексную картину солнечной активности.
Кроме того, эти организации часто используют эмпирические модели прогнозирования, которые базируются на исторических данных. Эти модели помогают выявить закономерности и корреляции в явлениях космической погоды, которые затем могут быть использованы для прогнозирования будущих событий. Однако эта информация не всегда является точной или актуальной, что значительно снижает релевантность и эффективность прогнозирования.
В марте 1989 года, когда современные методы прогнозирования космической погоды еще не были доступны, мощная геомагнитная буря, вызванная вспышкой на Солнце, вызвала масштабные технологические сбои и отключения в канадской электросети. Миллионы жителей и предприятий в провинции Квебек были обесточены в течение девяти часов. Другая солнечная вспышка в августе того же года привела к остановке финансовой биржи Торонто на три часа.
Такие события подчеркивают необходимость разработки эффективных систем, которые могут предоставлять точные и актуальные данные о солнечной погоде. В отличие от земной погоды, космическая является глобальным явлением, которое влияет на всю планету. Поэтому качественное прогнозирование требует сбора и анализа данных со всего мира, что может быть достигнуто только благодаря глобальному подходу и всестороннему международному сотрудничеству.
Для этого первым важным шагом должно стать создание единого глобального хранилища данных о космической погоде. Это предполагает сбор и хранение огромного количества информации о солнечной активности из различных источников, таких как космические аппараты, наземные обсерватории и исследовательские центры в разных странах. Это помогло бы избежать фрагментации данных, заполнить пробелы в прогнозах и обеспечить комплексное понимание состояния космической погоды для всех, кто в этом нуждается.
Еще одним важным шагом на пути развития мониторинга и анализа солнечной погоды является интеграция инновационных решений в космическую инфраструктуру. Сейчас большинство информации о космической погоде поступает от крупных государственных систем и спутниковых группировок, которые предоставляют фрагментарные данные с большими временными задержками. В то же время содержание этих систем требует больших затрат для национальных экономик и связано со значительным количеством бюрократических барьеров. Эту проблему можно устранить путем внедрения небольших спутниковых групп, выведенных на низкую околоземную орбиту. Они станут надежным резервом для дорогостоящих научных миссий и значительно упростят процесс мониторинга солнечной погоды и уменьшат расходы, обеспечив непрерывный сбор данных и предотвращая потерю важной информации о космическом излучении в случае выхода из строя основных спутников.
Новая эра
Мониторинг и аналитика космической погоды - это не просто вопрос научных исследований, это насущная потребность, которая может изменить будущее человечества в космосе и на Земле. Достижения в этой области откроют много новых возможностей для человеческой цивилизации в целом.
- Экспедиции за пределы околоземного пространства станут более безопасными и доступными. Точные прогнозы космической погоды позволят космическим агентствам планировать миссии в дальний космос с минимальным риском для астронавтов и оборудования, открывая путь к исследованию экзопланет и астероидов, включая колонизацию Луны и Марса. Ожидается, что такие миссии станут регулярными к 2030 году.
- Будет усилена защита земной инфраструктуры. Понимая, когда и как солнечные бури могут повлиять на нашу планету, мы сможем предотвратить отключения электроэнергии, которые могут оставить жилые районы без света и отопления, обеспечить стабильную мобильную связь и доступ к интернету, а также гарантировать безопасность авиаперелетов, защитив рейсы на значительной высоте от радиационного воздействия солнечных штормов. Это поможет человечеству защитить себя как от незначительных неудобств, так и от серьезных угроз здоровью и безопасности.
- Будет простимулировано развитие космической экономики. Надежная защита от влияния солнечной погоды сделает космический туризм, добычу ресурсов и строительство внеземных производственных мощностей новой реальностью.
Таким образом, планы SpaceX по колонизации Марса отражают долгосрочное видение развития космической экономики. Создание человеческих поселений на Красной планете предполагает не только исследование и создание новых условий для проживания в космосе, но и создание новых экономических моделей добычи и производства ресурсов из внеземных источников. Потенциал, жизнеспособность и безопасность этих проектов в значительной степени зависят от качественного анализа и прогнозирования солнечных погодных условий.