Kiedy jest poważny burze słoneczne pędząc w kierunku Ziemi, pierwszą linią obrony planety jest jej magnetosfera, ogromna bańka magnetyczna, która odbija ciężar niebezpiecznych naładowanych cząstek Słońca. Historycznie rzecz biorąc, ludzkość próbowała jedynie przewidywać burze i przygotowywać się na ich uderzenie.
Teraz jednak zespół prowadzony przez Briana Walsha z Uniwersytetu Bostońskiego zaproponował śmiałą metodę aktywnego wzmacniania tej naturalnej obrony przy użyciu floty statków kosmicznych zaprojektowanych tak, aby osłabiać wpływ pogody kosmicznej przed jej uderzeniem.
Koncepcja, nazwana StormWall, wykorzystuje symulacje komputerowe, aby wykazać, że wzmocnienie magnetosfery może zmniejszyć intensywność dużej burzy geomagnetycznej o ponad połowę. Naukowcy twierdzą, że jeśli system zostanie zrealizowany, będzie w stanie chronić wrażliwe satelity, globalne sieci komunikacyjne, systemy GPS i sieci elektryczne przed potencjalnie katastrofalnymi zakłóceniami.
„Ludzie zawsze myśleli: «przestrzeń jest ogromna, słońce jest ogromne, musimy po prostu tu siedzieć i brać wszystko, co nam daje»” – Walsh powiedział w wywiadzie dla oświadczenie. „Ale odkryliśmy, że możemy na to wpłynąć”.
Podczas szczególnie silnych erupcji słonecznych naturalna tarcza Ziemi może zostać naruszona w procesie zwanym ponowne połączenie magnetyczne. Kiedy pola magnetyczne niesione przez wiatr słoneczny idealnie pokrywają się z ziemskimi pole magnetycznetymczasowo łączą się ze sobą. Otwiera to niebiańską ścieżkę, pozwalając ogromnym ilościom energii słonecznej przedostać się do przestrzeni blisko Ziemi i wywołać burze geomagnetyczne.
Koncepcja StormWall ma na celu przerwanie tego procesu. System umieściłby sześć statków kosmicznych na orbicie geosynchronicznej. Każdy satelita będzie przenosił zapasy „materiału obciążającego masę” – substancji takich jak bar, lit, sód czy wapń – które można bezpiecznie przechowywać w postaci stałej lub cieczy i odparowywać na żądanie.
Jeśli wykryta zostanie niebezpieczna burza słoneczna zmierzająca w stronę Ziemi, kontrolerzy misji nakażą flocie uwolnienie materiału. Jak wynika z badania, światło słoneczne szybko zjonizowałoby odparowane cząstki, przekształcając je w chmurę naładowanej elektrycznie plazmy.
Ta sztuczna plazma dryfowałaby w stronę skierowanej w stronę słońca krawędzi magnetosfery, skutecznie zagęszczając granicę między Ziemią a napływającym wiatrem słonecznym. Zespół odkrył, że dodanie masy do tej krytycznej granicy może zahamować skuteczność ponownego połączenia magnetycznego, zmuszając surową pogodę kosmiczną do odbijania się wokół i obok naszej planety.
„To jak ludzie na wsi, którzy widzą wylew rzeki – być może potrafią przewidzieć, kiedy to nastąpi, ale prawdopodobnie byłoby jeszcze lepiej, gdyby byli w stanie zbudować ścianę burzową” – Walsh stwierdził w oświadczeniu. – To właśnie tutaj proponujemy.
Aby sprawdzić wykonalność tej koncepcji, badacze przeprowadzili symulację historycznej burzy geomagnetycznej z maja 2024 r., często nazywanej burzą z okazji Dnia Matki. Jeden model odtworzył wydarzenie w normalnych warunkach, podczas gdy drugi symulował burzę z aktywną tarczą plazmową StormWall.
Wyniki wykazały, że choć StormWall nie wyeliminuje całkowicie burzy geomagnetycznej, według badania może zmniejszyć jej intensywność o ponad 50%. W artykule zauważono, że zakłócając przepływ energii na granicy magnetosfery, sztuczna plazma zasadniczo zmusiłaby pogodę kosmiczną do odbijania się wokół naszej planety i obok niej.
„Kiedy zastosuje się do tego naprawdę poważną fizykę, to rzeczywiście działa” – stwierdził Walsh w oświadczeniu. „I ilość potrzebnej masy, możliwości startu – to wszystko jest w naszych możliwościach”.
Jak wynika z oświadczenia, aby zapewnić wystarczający zasięg, flota musiałaby łącznie przewieźć ładunek odpowiadający materiałowi mieszczącemu się w kilkunastu ciężarówkach z ropą. Nie byłoby to tanie, a koszty dodatkowo zwiększyłby fakt, że po wystrzeleniu ładunku i fotojonizacji system przestałby działać i nie można go było uzupełnić, co czyni go rozwiązaniem „jednorazowym”.
Ponieważ jednak prywatne firmy inwestują miliardy w infrastrukturę orbitalną i rozważają uruchomienie kosmicznych centrów danych, Walsh i jego zespół argumentują, że matematyka finansowa może wkrótce przechylić się na korzyść takiej proaktywnej obrony.
W badaniu przyznano również, że modyfikacja wzajemnie powiązanego systemu wymaga dokładnej oceny niezamierzonych konsekwencji. Dodaje, że ryzyko długotrwałego skażenia przy zastosowaniu podejścia StormWall jest niskie, ponieważ sztuczna plazma opuściłaby układ „stosunkowo szybko”, zamiast ponownie dostać się do atmosfery ziemskiej, zostałaby porwana przez wiatr słoneczny w ciągu około sześciu godzin.
A ponieważ magnetosfera pokrywa cały glob, StormWall będzie służyć jako zbiorowa tarcza dla całej planety – twierdzą naukowcy.
„Jeśli go zbudujecie i zostanie wdrożony, pomoże to wszystkim ludziom na planecie” – stwierdził Walsh w oświadczeniu. „Nie można było tego zrobić w sposób, który pomógłby tylko jednemu krajowi, jednej grupie satelitów”.
Więcej szczegółów na temat koncepcji opublikowano 2 czerwca w czasopiśmie „ w czasopiśmie Space Weather.
