Uzay araştırmacıları tehlikeli güneş fırtınalarına karşı uyarmak için trafik ışığı sistemi kuruyor

Araştırmacılar jeomanyetik fırtınaları tahmin etmek için gelişmiş bir trafik ışığı sistemi oluşturdular. Şimdi bu algoritmaların, uzaydaki uyduları ve Dünya’daki elektrik şebekelerini devre dışı bırakarak ortalığı kasıp kavurabilecek gelen uzay fırtınalarına karşı bizi ne kadar iyi hazırlayabileceğini test ediyorlar.

Potsdam’daki Alman Yer Bilimleri Araştırma Merkezi’nde uzay bilimcisi olan Yuri Shprits, gezegenimizi kurtarma görevinde.

Modern yaşam tarzımızın çoğunun güneşin kaprisleri tarafından tehdit edildiğini uzun zamandır biliyoruz. Eğer yıldızımız bir anda daha aktif bir döneme girerse, uyduları devre dışı bırakan jeomanyetik fırtınalara veya Dünya’da elektrik kesintilerine neden olabilir.

Peki bu fırtınaların ne zaman geleceğini, Dünya’nın çevresini ve altyapısını nasıl etkileyeceğini tahmin edip hazırlıklı olmamızı sağlayabilir miyiz? Shprits’in üzerinde çalıştığı şey bu, adlı bir AB projesiyle başlıyor. ÇAĞRI CİHAZI 2020’den 2023’e kadar sürdü.

Uzay havasını tahmin etmek

Araştırmacıların amacı, güneşi gözlemleyen teleskoplardan ve uydulardan gelen verileri, Dünya yörüngesindeki uydulardan gelen verilerle birlikte çekebilecek bir algoritma geliştirmekti. Buna dayanarak, tehlikeli bir jeomanyetik fırtınanın ne zaman bize doğru geleceğini ve sonuçlarının uzaydaki ve yerdeki altyapı için ne olacağını tahmin edebiliyorlardı.

Bu amaçla araştırmacılar, güneş ortamına ve Dünya’ya yakın uzaya ilişkin farklı bilgisayar modellerini birbirine bağladılar.

Shprits, en iyi senaryoda, “Dünya’ya neyin geleceğini ve bunun Dünya’ya yakın çevrede ne gibi etkileri olacağını hesaplamak bir veya iki saatimizi alabilir, ancak bu rahatsızlığın ortadan kalkması aslında iki gün sürecektir” dedi. varmak.”

Uydulara zarar verebilecek radyasyonun birikmesi birkaç gün daha sürebileceğinden, bu hazırlık için biraz zaman tanıyabilir.

PAGER ekibi tarafından tasarlanan algoritma, şimdi ne kadar yararlı olabileceğini görmek için üzerinde çalışılıyor.

Shprits, “1958’de ilk ABD uydusunun zararlı uzay radyasyonunu keşfetmesiyle başlayan onlarca yıllık temel uzay araştırmalarından sonra, nihayet tahmin yeteneklerine ulaştığımız bir noktadayız” dedi. “Çok heyecanlıyız.”

Fırtına cephesi

Güneşten gelen güçlü bir patlama gezegenimizin manyetik alanıyla etkileşime girdiğinde jeomanyetik fırtına meydana gelir.

Güneş rüzgarı güneşten Dünya’ya giderken, Dünya’nın koruyucu manyetik alanıyla etkileşime giren yüklü parçacıkları taşıyabilir. Bunlar manyetosferin içinde daha da ısınarak uydulara zarar verebilecek yüksek enerjili parçacıklar yaratıyor.

Bu parçacıkların Dünya atmosferindeki parçacıklarla çarpışması, Dünya’dan görülen muhteşem kutup ışıklarını üretebilir. Ancak uyduların elektronik sistemlerine müdahale edebilecekleri için de tehlike oluşturuyorlar. Bu tür jeomanyetik fırtınalar son zamanlarda uzay tesislerimizi vurdu.

Şubat 2022’de ABD şirketi SpaceX, fırlatıldıktan sonra güçlü bir jeomanyetik fırtınanın onları Dünya atmosferine geri çekmesi sonucu Starlink internet uydularından 38’ini kaybetti.

Bu arada ABD firması Intelsat, jeomanyetik fırtına nedeniyle Nisan 2010’da Galaxy 15 uydusunun kontrolünü kaybetti. Shprits, “Frekans girişimi nedeniyle diğer uzay araçlarını tehdit ederek sürüklenmeye başladı” dedi. “Bu çok maliyetli olabilir çünkü bir uzay aracının fiyatı bir milyar avronun üzerinde olabilir.”

Jeomanyetik fırtınalar da Dünya’da sorunlara neden oluyor. Oluşturdukları elektrik akımları santrallerde aşırı yük oluşturabilir ve geçici kesintilere neden olabilir. Bu, 1989’da Kanada’nın Quebec kentinde, jeomanyetik bir fırtınanın dokuz saatlik yaygın bir elektrik kesintisine neden olduğu sırada meydana geldi.

Ekim ve Kasım 2003’teki çok güçlü fırtınalar, uydu hizmetlerinde kesintiye, çok sayıda uyduda anormalliklere ve dünyanın birçok bölgesinde iletişim, elektrik şebekeleri ve GPS navigasyonunda kesintiye neden oldu.

Radyasyon kemerleri

Dünya’ya yakın uyduların çoğu, gezegenimizin yaklaşık 58.000 kilometre yukarısında, birçok yüklü parçacığın Dünya’nın manyetik alanı tarafından sıkışıp kaldığı bir uzay bölgesi olan Dünya’nın radyasyon kuşaklarında da çalışır. Bu kuşaklar fırtınalar sırasında önemli ölçüde yoğunlaşabilir.

Shprits, “GPS uyduları, radyasyonun en fazla zarar verdiği bu kuşakların kalbinde çalışıyor” dedi. Bu uzay araçları iyi korunuyor olsa da, en enerjik parçacıklar kalkanlarını delebilir ve yine de onlara zarar verebilir.

Güneş olaylarından korunmak için Avrupa ve ABD’deki ülkelerde, kötü fırtınaların Dünya’ya ne zaman geleceğini tahmin edebilen uzay hava durumu tahmin merkezleri bulunmaktadır. Ancak yakın zamana kadar bu tahminler, uzaydaki radyasyonu, bu radyasyonun uzay aracına nasıl nüfuz edeceğini veya Dünya üzerindeki potansiyel etkilerini tahmin edebilen modellerle bağlantılı değildi.

PAGER projesinde, Avrupa ve ABD’den bilim insanları, kapsamlı bir tahmin sistemi geliştirmek için güneş ve güneş ortamı modelleriyle Dünya ortamı modellerini birleştirdi.

Shprits, “uzay hava durumu tahminlerinden bazılarının gerçekten karmaşık ve karmaşık olduğunu ve paydaşların bazen uzay fiziği alanında doktora derecesine sahip olmadıklarını. Sadece güvenli olup olmayacağını bilmek istiyorlar” dedi.

Uzay trafik ışığı

PAGER ekibinin hedefi bu nedenle tahminlere dayalı basit bir trafik ışığı sistemi oluşturmaktı. Uydu operatörüne uzaydaki koşulların güvenli olup olmadığını bildirir.

Operatör, PAGER’ı kullanarak durumun kırmızı olup olmadığını hemen anlayacak ve uyduları geçici olarak koruma moduna geçirmeyi düşünmesi gerektiğini veya elektrik şebekesi operatörlerinin önleyici tedbirler alması gerekip gerekmediğini hemen anlayacaktır. Sarı, potansiyel etkilere karşı dikkatli olunması gerektiği anlamına gelirken yeşil, her şeyin yolunda olduğunun sinyalini verir.

Shprits, “Yeşil, ‘endişelenmeyin, hiçbir şey olmuyor’ anlamına geliyor” dedi. “Bazen bu onlar için en faydalı olanıdır çünkü fırtınalar nedeniyle normal operasyonlara dönebileceklerine dair net bir işaret istiyorlar.”

Bu hesaplamaları yapmak için PAGER, Alman Yer Bilimleri Araştırma Merkezi’ndeki bir bilgisayar merkezindeki güçlü makinelerde sürekli olarak çalışıyor.

Shprits, “Genellikle en zor tahminler, bilgisayarların aşırı yüklenmesini önlemek için gecenin ortasında yapılır” dedi.

Ekibinin olasılıkları tahmin etmeye yöneldiğini belirterek, fırtınanın etkilerine ilişkin uzun vadeli çok kesin tahminler yapmanın neredeyse imkansız olduğunu açıkladı.

“Eğer uzayda %80 kesinlikle çok zorlu koşullar olacağını söylersek, bu, karasal hava koşullarında bize %80 yağmur yağma ihtimalinin söylenmesiyle aynı şeydir.”

“Bu bize yanımıza şemsiye almanın daha iyi olduğu fikrini veriyor. Aynı şey uydular için de geçerli.”

Modelleri iyileştirme

Shprits şu anda ESA’nın operasyonlarında bazı PAGER modellerini benimsemesine olanak tanıyacak yeni bir proje için Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile görüşüyor.

Amaç, tahmin hizmetlerini geliştirmeye devam etmek ve gelen uzay hava durumu olaylarının analizini giderek daha iyi hale getirmektir.

“Makine öğrenimini birçok yerde kullanmaya ve bunu bu altyapıya dahil etmeye çalışıyoruz. Ayrıca ölçümlerin modellerimizi iyileştirebilmesi için mevcut tüm gerçek zamanlı verileri kullanıp tahminlerimizle harmanlamaya çalışıyoruz.”

Yardımcı olabilecek başka bir şey de daha fazla uydu verisidir. Shprits, Dünya’ya yakın radyasyon ortamını izlemeye yönelik yaklaşmakta olan ESA projesinin “manyetosferdeki sert radyasyonun bizim için gerçekten yararlı olabilecek gerçek zamanlı ölçümlerini” sağlayacağını açıkladı. Bunu radyasyon kuşaklarının üzerinden uçarak ve ölçümler alarak yapacak.

“Ayrıca tüm ticari uzay araçlarına radyasyon dedektörlerinin yerleştirilmesi yönünde öneriler de var” dedi. “Bu kesinlikle uzayda olup bitenlere dair çok daha iyi ve daha büyük bir resim elde etmemize yardımcı olacaktır. Artık tüm bu verileri kullanmak ve tahminlerimizi geliştirmek için araçlar geliştirdik.”