В мае 2024 года мощная солнечная буря обрушилась на Землю. Выбросы плазмы с поверхности Солнца вызвали сбои в работе линий электропередач, нарушили орбиты спутников и заставили авиакомпании изменять маршруты полетов. Однако эта видимая угроза скрывает более коварную и труднообнаруживаемую опасность: «космические торнадо», или, в научной терминологии, малые вихревые жгуты.
Исследователи из Мичиганского университета (UM) с помощью передовых симуляций выявили, что эти структуры представляют серьезную угрозу для технологической инфраструктуры. Малые вихревые жгуты, ширина которых варьируется от 3 000 до 6 миллионов миль, слишком малы для старых компьютерных моделей, что делало их практически невидимыми для ученых. Несмотря на свой размер, их магнитные поля достаточно сильны, чтобы вызывать геомагнитные бури и создавать «реальные проблемы» для электрических сетей и цифровых систем.
Для сравнения, средний размер коронального выброса массы (CME) — наиболее изученного типа солнечных бурь — составляет 34 миллиона миль в поперечнике. Предыдущие симуляции могли анализировать CME шириной не менее 7 миллионов миль, но более мелкие вихревые жгуты оставались вне их возможностей. Эти торнадо образуются, когда крупные CME проходят через более медленный солнечный ветер. Этот процесс можно сравнить со снегоуборщиком, который отбрасывает снег на обочину дороги, создавая закрученные плазменные образования.
Текущие системы мониторинга космической погоды не способны обнаруживать такие угрозы. Сейчас между Землей и Солнцем находится всего один космический аппарат для наблюдения. Чип Манчестер, ученый из Мичиганского университета, сравнивает это с попыткой отследить ураган с помощью одного-единственного анемометра: можно зафиксировать изменение, но упустить всю структуру шторма. Телескопы, направленные на Солнце, настроены на поиск крупных CME, но не видят небольшие торнадоподобные жгуты.
Уязвимость системы усугубляется тем, что геомагнитная буря возникает, когда магнитное поле солнечного ветра «сильно ориентировано на юг». CME может произойти на противоположной от Земли стороне Солнца и остаться незамеченным. Однако порожденные им малые вихревые жгуты могут изменить траекторию и устремиться к нашей планете, пройдя мимо единственного аппарата мониторинга. «Это вопрос национальной безопасности», — заявил Моджтаба Ахаван-Тафти, соавтор исследования и руководитель проекта SWIFT. Необходимо проактивно находить эти структуры и предоставлять надежные предупреждения для планировщиков электросетей, авиадиспетчеров и фермеров.
Результаты исследования были опубликованы 6 октября в журнале The Astrophysical Journal. В качестве решения проблемы ученые предложили концепцию миссии NASA под названием SWIFT (Space Weather Investigation Frontier). Проект предполагает создание системы станций космической погоды с несколькими точками обзора. В ее состав войдут пять космических аппаратов. Четыре из них сформируют основание треугольной пирамиды, находясь на расстоянии примерно 200 000 миль друг от друга. Пятый, центральный аппарат, станет вершиной пирамиды и будет направлен на Солнце. Такая конфигурация позволит ускорить время предупреждения на 40 процентов.
Для удержания вершинного аппарата на стабильной позиции против гравитации Солнца потребовалось бы «невероятное количество топлива». Чтобы решить эту проблему, инженеры предложили оснастить его большим солнечным парусом. Идея была вдохновлена отдельной миссией NASA Solar Cruiser. Парус из развертываемого алюминия, размером примерно в треть футбольного поля, будет улавливать энергию фотонов и действовать как «солнечный якорь», удерживая аппарат на месте без расхода топлива.
На данный момент SWIFT остается концептуальным предложением, а не утвержденным планом. Предполагаемый срок службы миссии составляет три года. Проект рассматривается как «ступенька» к созданию более крупных и комплексных систем мониторинга космической погоды в будущем.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследователи из Мичиганского университета (UM) с помощью передовых симуляций выявили, что эти структуры представляют серьезную угрозу для технологической инфраструктуры. Малые вихревые жгуты, ширина которых варьируется от 3 000 до 6 миллионов миль, слишком малы для старых компьютерных моделей, что делало их практически невидимыми для ученых. Несмотря на свой размер, их магнитные поля достаточно сильны, чтобы вызывать геомагнитные бури и создавать «реальные проблемы» для электрических сетей и цифровых систем.
Для сравнения, средний размер коронального выброса массы (CME) — наиболее изученного типа солнечных бурь — составляет 34 миллиона миль в поперечнике. Предыдущие симуляции могли анализировать CME шириной не менее 7 миллионов миль, но более мелкие вихревые жгуты оставались вне их возможностей. Эти торнадо образуются, когда крупные CME проходят через более медленный солнечный ветер. Этот процесс можно сравнить со снегоуборщиком, который отбрасывает снег на обочину дороги, создавая закрученные плазменные образования.
Текущие системы мониторинга космической погоды не способны обнаруживать такие угрозы. Сейчас между Землей и Солнцем находится всего один космический аппарат для наблюдения. Чип Манчестер, ученый из Мичиганского университета, сравнивает это с попыткой отследить ураган с помощью одного-единственного анемометра: можно зафиксировать изменение, но упустить всю структуру шторма. Телескопы, направленные на Солнце, настроены на поиск крупных CME, но не видят небольшие торнадоподобные жгуты.
Уязвимость системы усугубляется тем, что геомагнитная буря возникает, когда магнитное поле солнечного ветра «сильно ориентировано на юг». CME может произойти на противоположной от Земли стороне Солнца и остаться незамеченным. Однако порожденные им малые вихревые жгуты могут изменить траекторию и устремиться к нашей планете, пройдя мимо единственного аппарата мониторинга. «Это вопрос национальной безопасности», — заявил Моджтаба Ахаван-Тафти, соавтор исследования и руководитель проекта SWIFT. Необходимо проактивно находить эти структуры и предоставлять надежные предупреждения для планировщиков электросетей, авиадиспетчеров и фермеров.
Результаты исследования были опубликованы 6 октября в журнале The Astrophysical Journal. В качестве решения проблемы ученые предложили концепцию миссии NASA под названием SWIFT (Space Weather Investigation Frontier). Проект предполагает создание системы станций космической погоды с несколькими точками обзора. В ее состав войдут пять космических аппаратов. Четыре из них сформируют основание треугольной пирамиды, находясь на расстоянии примерно 200 000 миль друг от друга. Пятый, центральный аппарат, станет вершиной пирамиды и будет направлен на Солнце. Такая конфигурация позволит ускорить время предупреждения на 40 процентов.
Для удержания вершинного аппарата на стабильной позиции против гравитации Солнца потребовалось бы «невероятное количество топлива». Чтобы решить эту проблему, инженеры предложили оснастить его большим солнечным парусом. Идея была вдохновлена отдельной миссией NASA Solar Cruiser. Парус из развертываемого алюминия, размером примерно в треть футбольного поля, будет улавливать энергию фотонов и действовать как «солнечный якорь», удерживая аппарат на месте без расхода топлива.
На данный момент SWIFT остается концептуальным предложением, а не утвержденным планом. Предполагаемый срок службы миссии составляет три года. Проект рассматривается как «ступенька» к созданию более крупных и комплексных систем мониторинга космической погоды в будущем.
