|
Мы можем предсказывать космическую погоду
|
|
|
|
Погода на Земле иногда бывает довольно непредсказуемой. Но в космосе она может быть дикой, и её последствия могут быть далеко идущими. Солнечные вспышки, гигантские взрывы на Солнце, могут испускать потоки энергии, которые блокируют радиосвязь и выводят из строя электронику спутников. Геомагнитные бури, вызванные изменениями солнечного ветра, могут нарушать сигналы GPS и вызывать скачки тока на Земле, перегружая электросети.
|
|
|
|
Влияние космической погоды не ограничивается временным отключением электроэнергии или необходимостью доставать пыльные бумажные карты для определения направления при отказе спутниковых навигационных систем. Например, каждая электронная финансовая транзакция в мире зависит от временных меток, передаваемых спутниковыми системами. В мае 2024 года солнечная буря вывела из строя системы GPS, используемые для точного управления тракторами при посадке и сборе урожая, что на несколько дней парализовало производство продуктов питания и обошлось американским фермерам в 500 миллионов долларов.
|
|
|
|
Хотя спутники можно строить с более прочными защитными экранами или корректировать их орбиты, это лишь временные решения; В настоящее время мы мало что можем сделать для защиты от космических бурь.
|
|
|
|
|
|
|
Брайан Уолш, исследователь из Бостонского университета, предложил идею, как это изменить. Он тестирует теоретическую осуществимость системы космических аппаратов, которая могла бы выпускать химические элементы на границу магнитного поля Земли, временно укрепляя нашу защиту и отклоняя потенциально опасные космические погодные явления. В ходе моделирования Уолш и исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что система может вдвое снизить интенсивность сильной геомагнитной бури. Результаты опубликованы в журнале Space Weather.
|
|
|
|
«С тех пор, как люди побывали в космосе, мы пытались предсказать, что произойдет в космической среде», — говорит Уолш, доцент кафедры машиностроения Инженерного колледжа Бостонского университета. «Но мы разработали модель, которая может перевернуть эту парадигму. Это как люди в деревне, которые видят разлив реки — возможно, они могут предсказать, когда это произойдет, но, вероятно, еще лучше было бы, если бы они могли построить штормовую стену. Именно это мы и предлагаем». Уолш говорит, что его идея создания космической «стены» для защиты от непогоды была вдохновлена ??природным явлением: отслоением вещества от земной атмосферы и его перемещением к краю защитного пузыря нашей планеты, магнитосферы, для её укрепления.
|
|
|
|
«Я подумал, может быть, можно усилить этот процесс, увеличить его интенсивность», — говорит он.
|
|
|
|
Предложенная им система, получившая название StormWall, начнётся с запуска шести космических аппаратов на геосинхронную орбиту, соответствующую вращению Земли. Каждый аппарат будет оснащён контейнером, содержащим так называемый «материал, увеличивающий массу». При высвобождении этот материал — щелочной химический элемент, такой как барий или литий — будет фотоионизироваться, что вызовет электрический заряд и насытит атмосферу плазмой.
|
|
|
|
В своих симуляциях Уолш и его коллеги обнаружили, что эта плазма нарушит поток энергии между любой солнечной бурей и магнитосферой — и этого будет достаточно, чтобы отразить космическую погоду вокруг нашей планеты и мимо неё.
|
|
|
|
Предложенная им система, получившая название StormWall, предполагает запуск шести космических аппаратов на геосинхронную орбиту, соответствующую вращению Земли.
|
|
|
|
Каждый аппарат будет оснащён контейнером, содержащим так называемый «материал, увеличивающий массу». Это не научная фантастика
|
|
|
|
Уолш признает, что космическая «стена» для защиты от непогоды звучит немного как научная фантастика, но говорит, что это вполне достижимо.
|
|
|
|
«Когда вы применяете к этому действительно серьезные законы физики, это работает. И необходимое количество массы, возможности запуска — все это в пределах наших возможностей», — говорит он. «Люди всегда думали: „Космос огромен, Солнце массивно, нам просто нужно сидеть здесь и принимать все, что оно нам дает“. Но мы обнаружили, что можем на это повлиять».
|
|
|
|
Одним из самых больших препятствий на пути к реализации является стоимость. Запуск шести космических аппаратов, несущих вместе эквивалент примерно дюжины бензовозов, обойдется недешево. А после того, как полезная нагрузка будет запущена и фотоионизирована, система выйдет из строя и не сможет быть пополнена — это будет одноразовая операция.
|
|
|
|
Но, учитывая, что частные компании инвестируют миллиарды в космическую инфраструктуру и даже рассматривают возможность создания центров обработки данных на орбите, Уолш говорит, что расчеты соотношения затрат и выгод вскоре могут склонить чашу весов в пользу предложенного им подхода. В своей статье Уолш и его коллеги отмечают, что мощная геомагнитная буря, случающаяся раз в столетие (последняя была в 1859 году), нанесет разрушительный ущерб в космосе и на Земле, причем только затраты на электросети превысят 2,4 триллиона долларов.
|
|
|
|
Он уверен, что команда сможет снизить и стоимость StormWall. Следующим шагом станет изучение способов уменьшения количества используемого материала вдвое, моделирование импульсного выброса материалов для продления срока службы системы и исследование потенциально более эффективных орбит. Они также хотят глубже изучить химические процессы, чтобы определить лучшие элементы для использования.
|
|
|
|
Хотя космический мусор является серьезной проблемой в нижних слоях атмосферы Земли, Уолш говорит, что любые материалы, которые они закачают в верхние слои, быстро будут вынесены из системы после выполнения своей задачи.
|
|
|
|
«Материал дрейфует по этим естественным магистралям, он покидает систему — магнитосфера вымывает материал примерно за шесть часов».
|
|
|
|
Будучи главой Лаборатории космической физики и технологий Бостонского университета, Уолш в значительной степени сосредоточил свои исследования на наблюдении и лучшем понимании космической среды вокруг Земли; он и его команда недавно участвовали в миссии, в рамках которой телескоп был отправлен на Луну для получения изображений нашего магнитного щита. Хотя проект StormWall косвенно связан с этой более широкой работой, Уолш говорит, что он несколько выбивается из общего ряда: «Это совершенно отличается от того, что кто-либо делает сейчас — я не знаю никого, кто предлагал бы геоинженерию космоса».
|
|
|
|
Если эта идея действительно воплотится в жизнь, он говорит, что в отличие от некоторых космических миссий, которые могут принести пользу лишь немногим, эта принесет пользу всем нам.
|
|
|
|
«Если бы вы создали это, если бы это было запущено, это помогло бы всем людям на планете, — говорит Уолш. — Вы не смогли бы сделать это таким образом, чтобы это помогло только одной стране, одной группе спутников».
|
|
|
|
Источник
|
