|
Нам нужен зонд с солнечным парусом
|
|
|
|
Согласно новому исследованию, проведенному Мичиганским университетом, спирали солнечного ветра могут вызывать более крупные солнечные извержения и нарушать магнитное поле Земли, однако их слишком сложно обнаружить с помощью нашей нынешней системы оповещения с одним местоположением. Но группировка космических аппаратов, включая тот, который движется на солнечном свете, могла бы помочь вовремя обнаружить особенности, подобные торнадо, для защиты оборудования на Земле и на орбите.
|
|
|
|
Результаты исследования получены в результате компьютерного моделирования массивного облака плазмы, извергающегося из Солнца и перемещающегося по Солнечной системе. Поскольку моделирование охватывает объекты, которые простираются на расстояния, в три раза превышающие диаметр Земли, вплоть до тысяч миль, исследователи смогли определить, насколько меньшие, похожие на торнадо спирали плазмы и магнитного поля, называемые магнитными тросами, сами по себе становятся важными объектами.
|
|
|
|
"Наше моделирование показывает, что магнитное поле в этих вихрях может быть достаточно сильным, чтобы вызвать геомагнитную бурю и вызвать некоторые реальные проблемы", - сказал Чип Манчестер, профессор-исследователь в области климатических и космических наук и инженерии и автор исследования, опубликованного в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Исследование называется "Моделирование взаимодействий CME-CIR с высоким разрешением: формирование структуры солнечного ветра от малого до мезомасштабного масштаба, наблюдаемое с помощью созвездия SWIFT".
|
|
|
|
|
|
|
В мае 2024 года геомагнитная буря вывела из строя высоковольтные линии электропередач, нарушила орбиту спутников и вынудила некоторые самолеты изменить курс. Это также нарушило работу навигационных систем на тракторах на Среднем Западе, что, по словам НАСА, обошлось каждой пострадавшей ферме в среднем в 17 000 долларов ущерба.
|
|
|
|
Геомагнитные бури вызываются магнитными полями солнечного ветра - плазменного пузыря, который исходит от Солнца и окутывает солнечную систему. Как и ветер на Земле, солнечный ветер дует по-разному, что и составляет космическую погоду. Извержения на Солнце создают самую экстремальную космическую погоду — плотные, быстро движущиеся облака плазмы, называемые корональными выбросами массы, которые в среднем простираются на 34 миллиона миль.
|
|
|
|
Но ученые также заметили относительно небольшие потоки солнечного ветра шириной от 3000 до 6 миллионов миль. Эти объекты слишком малы для типичного моделирования корональных выбросов массы, которые могут привести только к образованию объектов шириной более 7 миллионов миль, но они также слишком велики для моделирования, часто используемого для изучения магнитных полей и частиц плазмы в солнечном ветре. Новое моделирование позволяет исследователям увидеть эти особенности среднего размера наряду с большими выбросами корональной массы.
|
|
|
|
Моделирование U-M показало, что похожие на торнадо потоки формируются из выбросов корональной массы, когда они движутся сквозь более медленный солнечный ветер, отбрасывая в сторону вращающиеся массы плазмы, подобно снегоочистителю, выбрасывающему снег.
|
|
|
|
Некоторые торнадо рассеиваются, но более устойчивые вихри могут образовываться при столкновениях с соседними потоками быстрого и медленного солнечного ветра. Телескопы, направленные на Солнце, следят за извержениями, чтобы предупредить о плохой космической погоде, но для создания потоков, по мнению исследователей, этого недостаточно.
|
|
|
|
"Если в пространстве между Солнцем и Землей формируются опасные объекты, мы не можем просто смотреть на солнце", - сказал соавтор исследования Моджтаба Ахаван-Тафти, младший научный сотрудник отдела климатических и космических наук и инженерии.
|
|
|
|
"Это вопрос национальной безопасности. Нам необходимо заранее найти структуры, подобные этим привязанным к Земле магнитным тросам, и предсказать, как они будут выглядеть на Земле, чтобы надежно предупреждать о космической погоде тех, кто занимается проектированием электросетей, диспетчеров авиакомпаний и фермеров".
|
|
|
|
Солнечный ветер может вызывать геомагнитные бури только в том случае, если его магнитное поле сильно ориентировано на юг. Космические аппараты, расположенные между Землей и Солнцем, уже помогают ученым предупреждать о космической погоде, измеряя скорость солнечного ветра, а также силу и направление его магнитного поля. Но солнечное извержение, направленное в противоположную от Земли сторону или с магнитными полями, направленными на север, все равно может вызвать вихри с магнитными полями, направленными на юг, в сторону Земли. Эти торнадо останутся незамеченными, если они не будут замечены зондами, расположенными в точке L1.
|
|
|
|
"Представьте, что вы могли бы наблюдать за ураганом удаленно, используя только измерения с помощью одного датчика ветра", - сказал Манчестер. "Вы бы увидели изменения в измерениях, но не смогли бы увидеть всю структуру шторма. Такова текущая ситуация с системами с одним космическим аппаратом. Нам нужны точки обзора с нескольких станций космической погоды".
|
|
|
|
Исследователи надеются обеспечить такое многопрофильное наблюдение за солнечными торнадо с помощью группировки космических аппаратов под названием Space Weather Investigation Frontier, или SWIFT, которая была разработана в рамках исследования концепции миссии НАСА под руководством Ахаван-Тафти.
|
|
|
|
В текущем проекте четыре зонда будут размещены в форме треугольной пирамиды, на расстоянии около 200 000 миль друг от друга. Три идентичных зонда будут занимать каждый угол основания пирамиды, расположенные в плоскости вокруг L1.
|
|
|
|
Последний "космический аппарат-концентратор", расположенный за пределами L1, будет служить вершиной пирамиды, направленной к Солнцу. Такая конфигурация позволит SWIFT увидеть, как меняется направление солнечного ветра на пути к Земле, а его центр, расположенный ближе к Солнцу, может ускорить оповещение о космической погоде на 40%.
|
|
|
|
Расположение apex обычно требовало бы непрактичного количества топлива для борьбы с гравитацией Солнца, но инженеры НАСА в рамках своей миссии Solar Cruiser спроектировали алюминиевый парус, который позволил бы зонду припарковаться за пределами L1. Парус покрывал бы примерно треть футбольного поля, что позволяло бы ему улавливать достаточно фотонов, чтобы поддерживать положение космического корабля без сжигания топлива.
|
|
|
|
Источник
|
