Vědec využívající Sluneční a heliosférickou observatoř (SOHO) našel způsob, jak předpovídat bouře ze slunečního záření. Nová metoda nabízí varování až jednu hodinu předem, což dává astronautům čas na vyhledání úkrytu a pozemním kontrolorům čas na ochranu svých satelitů, když se blíží bouře.
„Bouře se slunečním zářením je notoricky obtížné předvídat – často nás překvapí,“říká fyzik Arik Posner, který tuto techniku vyvinul. "Ale teď jsme našli způsob, jak tyto události předvídat."
Posner je členem výzkumného týmu Southwest Research Institute v San Antoniu v Texasu; pracuje také v ústředí NASA ve Washingtonu, DC. Jeho studie, Až jednohodinová prognóza radiačního nebezpečí ze slunečních energetických iontových událostí, se objevuje v časopise Space Weather.
Bouře slunečního záření jsou roje elektronů, protonů a těžkých iontů urychlených na vysokou rychlost výbuchy na slunci. Zde na Zemi jsme před těmito částicemi chráněni atmosférou naší planety a magnetickým polem. Astronauti na oběžné dráze Země jsou také docela v bezpečí; Magnetické pole Země sahá dostatečně daleko, aby je chránilo. Nebezpečí začíná, když astronauti opustí tento ochranný kokon. Měsíc a Mars například nemají žádná globální magnetická pole a „astronauti pracující na povrchu těchto světů by mohli být ohroženi,“říká Posner.
„Jednohodinové varování by snížilo pravděpodobnost, že bude astronaut chycen ve sluneční bouři mimo měsíční stanoviště, kde jsou astronauti nejzranitelnější,“poznamenává Francis Cucinotta, hlavní vědec NASA Space Radiation Program.
Prospěly by také kosmické lodě a satelity. Subatomární částice zasahující CPU a další elektroniku mohou způsobit náhlé restartování palubních počítačů nebo vydávání nesmyslných příkazů. Pokud řekněme satelitní operátor ví, že se blíží bouře, může uvést své plavidlo do ochranného „bezpečného režimu“, dokud bouře nepřejde.
Typ částice, kterého se experti na bezpečnost astronautů nejvíce obávají, je iont, tedy atom, který ztratil jeden nebo více elektronů vyrovnávajících náboj. "Energetické ionty mohou poškodit tkáň a zlomit vlákna DNA, což způsobí zdravotní problémy od nevolnosti přes šedý zákal až po rakovinu," říká Cucinotta.
Cílem je tedy předpovědět, kdy ionty dorazí. Klíčem k tomu, jak se ukázalo, jsou elektrony. "Elektrony jsou vždy detekovány dříve než nebezpečnější ionty," říká Posner. To se ví už léta, ale teprve nedávno Posnerův výzkum proměnil aspekt radiačních bouří „elektrony na prvním místě“na nástroj pro předpovědi.
Každá radiační bouře je směs elektronů, protonů a těžších iontů. Elektrony, které jsou lehčí a rychlejší než ostatní, se řítí vpřed. Jsou jako zvěstovatelé, kteří hlásají, že přicházejí ionty! Posner si uvědomil, že měřením „doby náběhu a intenzity počátečního elektronového rázu“mohl říct, kolik iontů následuje a kdy dorazí.
Klíčem k průlomu byl přístroj COSTEP na palubě SOHO. COSTEP je zkratka pro "Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyzer." Zařízení v podstatě počítá částice přicházející ze slunce a měří jejich energie.
Posner se podíval na stovky radiačních bouří zaznamenaných COSTEPem v letech 1996 až 2002 a byl schopen sestavit empirickou, prediktivní matici: "Zapojte elektronová data do matice a objeví se předpověď iontů."
Dalším krokem bylo otestovat jeho výsledky. Rozhodl se matici vyzkoušet na datech COSTEP shromážděných v roce 2003, tedy v roce, který ještě neanalyzoval a která netvořila žádnou část matice samotné. "Aplikoval jsem matrici na elektronová data; ta úspěšně předpověděla všechny čtyři velké iontové bouře roku 2003 s předběžným varováním v rozmezí 7 až 74 minut."
Posner říká, že metoda ještě není dokonalá. Poukazuje například na krátké sedmiminutové varování před jednou bouří v roce 2003. „Rád bych to zlepšil,“říká. "Matrice také vygenerovala tři falešné poplachy pro rok 2003 - to znamená bouřkové výstrahy následované slabými bouřemi nebo vůbec žádné." V těch několika případech by astronauti zbytečně utekli do bezpečí.
Zlepšení se dostaví, až Posner propracuje ještě více z bohatého souboru dat COSTEP: „COSTEP, který byl spuštěn s SOHO v roce 1995, funguje během celého slunečního cyklu včetně slunečního maxima v roce 2001 – a stále je silný,“říká Prof. Bernd Heber, hlavní řešitel COSTEP na univerzitě v německém Kielu.
Metodu v současné době zvažují plánovači v Johnsonově vesmírném středisku při návrhu budoucích lunárních misí.
"Posnerova technika snižuje pravděpodobnost expozice o více než 20 procent ve srovnání se současnými metodami, což umožňuje astronautům odvážit se dále od jejich základny," říká Cucinotta. "To je dobrá zpráva pro vědu i průzkum."
