Europa chce poprawić prognozy pogody kosmicznej za pomocą nowej sondy

W 1859 roku Ziemią wstrząsnęła ekstremalna burza słoneczna. Gigantyczny koronalny wyrzut masy (tzw. CME – z języka angielskiego: Coronal Mass Ejection) dotarł do Ziemi powodując jedną z największych zarejestrowanych burz magnetycznych. Sprzęt telegraficzny w wielu przypadkach zapalał się, a indukowany przez gwałtowne zmiany pola magnetycznego prąd pozwalał wysyłać telegramy bez konieczności podłączania sprzętu do baterii.

Dziś mamy duże szczęście, że w dobie obecnej powszechności elektroniki i naszej zależności od niej, nie wydarzyło się jeszcze nic podobnego. W 2012 roku podobnej wielkości wybuchł nastąpił po niezwróconej do nas w tamtym momencie stronie Słońca. Można jedynie przypuszczać, że podobne jak w XIX wieku zdarzenie miałoby ogromny wpływ na nasze życie. Większe z erupcji regularnie dają się we znaki satelitom telekomunikacyjnym i nawigacyjnym na orbicie okołoziemskiej oraz sieciom energetycznym.

Dlatego nie ustają wysiłki w badaniu zjawisk na Słońcu i próbie poprawy przewidywania pogody kosmicznej. Europa planuje wysłać sondę, która ma drastycznie poprawić prognozowanie burz słonecznych i ich wpływu na naszą planetę.

Europejska Agencja Kosmiczna chciałaby wysłać taki próbnik około 2023 roku i to w nie byle jakie miejsce. W każdym układzie dwóch ciał powiązanych siłą grawitacji możemy wyznaczyć 5 punktów libracyjnych (inaczej zwanych punktami Lagrange’a). Są to miejsca w przestrzeni, w których umieszczone ciało (np. sonda kosmiczna) pozostawałaby stale w stanie spoczynku względem tych dwóch ciał.

Najbardziej popularnym z tych pięciu punktów dla układu Ziemia-Słońce jest punkt L1 – jest tam naprawdę tłoczno jeśli chodzi o sondy badania zjawisk słonecznych. Znajduje się tam słynna sonda SOHO, która od 20 lat obserwuje naszą gwiazdę, czy nie tak dawno wysłane obserwatorium DSCOVR.

Sondy w punkcie L1 przyglądają się jednak przychodzącym cząstkom burzowym na wprost. Istnieje alternatywne, ciekawe miejsce, gdzie można by się było przyglądać burzliwym zjawiskom na Słońcu z boku - punkt L5. Punkty L4 i L5 to dwa symetrycznie położone punkty libracyjne, tworzące ze Słońcem i Ziemią trójkąt równoboczny. Są to punkty równowagi stabilnej, tzn. niewielkie perturbacje dla obiektów się tam znajdujących nie spowodują, że obiekt ten ‘spadnie’ z tej pozycji, ale zacznie orbitować wokół tego punktu. Inaczej jest z punktem L1, który jest w równowadze chwiejnej – obiekty tam się znajdujące trzeba utrzymywać przy pomocy napędu, bo lekkie oddalenie od tego punktu powoduje ucieczkę od strefy równowagi.

Przyglądanie się wyrzutom cząstek z boku umożliwi precyzyjniejszy pomiar ich szybkości, a także spojrzenie się na plamy na powierzchni Słońca, która niebawem po obrocie będzie zwrócona w stronę Ziemi. Mamy już pewną wiedzę na temat potencjału punktu L5. Jedna z bliźniaczych sond STEREO przeszła przez ten punkt w 2008 i 2010 roku. Dane z tych przelotów sugerują, że umieszczenie tam statku zmniejszyłoby niedokładność oceny czasu przybycia wyrzutu koronalnego na Ziemię z 10 do 6 godzin. Z punktu L5 można by też było ocenić czy oddzielne wyrzuty w drodze na Ziemię wchodzą ze sobą w interakcję, zwiększając falę uderzeniową. Widząc ten fragment powierzchni Słońca, który dopiero za 5 dni zaobserwowany będzie przez sondę w punkcie L1 będzie można zaimplementować system wczesnego ostrzegania przed niebezpiecznymi zdarzeniami na Słońcu. Choć nie potrafimy jeszcze dokładnie przewidywać skutków powstających wyrzutów, to możemy jak w przypadku huraganów na Ziemi powiedzieć zawczasu jakie jest szacowane zagrożenie. Połączone dane z sond w punktach L1 i L5 przedłuży czas obserwacji wybranych plan i może poprawić istniejące modele.

Jeszcze nie zdecydowano czy przyszła sonda ESA poleci do punktu L5, czy może jednak do dość tradycyjnego miejsca L1 pomiędzy Ziemią, a Słońcem. To pierwsze miejsce wydaje się jednak bardziej prawdopodobne. Stany Zjednoczone planują już w 2020 roku wysłać kolejną misję do L1, pozostawiając Europie niszę w punkcie L5.

Ministrowie europejscy uzgodnili finansowanie fazy projektowej na kwotę prawie pół miliarda Euro. Europejska Agencja Kosmiczna uzyska resztę finansowania podczas następnego spotkania ministerialnego w 2019 roku.

Źródło: Nature

Więcej informacji:

Na zdjęciu: Wizja artystyczna wyrzutu koronalnego (CME) ze Słońca. Źródło: NASA.