211service.com
Die Weltraummission, um uns wichtige zusätzliche Stunden zu verschaffen, bevor ein Sonnensturm zuschlägt
NASA
Das Carrington-Ereignis ist wahrscheinlich das berühmteste Ereignis in der Geschichte des Weltraumwetters. Ein gewaltiger Sonnensturm, der 1859 die Erde traf, erzeugte so viel geomagnetische Aktivität, dass die Nordlichter bis nach Kuba gesehen wurden. Telegraphenbetreiber berichteten von Funken, die von ihren Geräten flogen. Das hört sich nicht allzu schlecht an, aber wenn es heute passieren würde, könnte es die Stromversorgung in städtischen Zentren schwächen, das GPS abschalten und die Satellitenkommunikation gefährden.
Stürme wie dieser treten vielleicht nur einmal alle 100 oder 200 Jahre auf, aber wenn einer kommt, müssen wir es wissen.
Die Weltraumwetteranalyse sucht nach Warnungen vor solchen katastrophalen Ereignissen (und kleineren, häufigeren Sonneneruptionen), indem sie den Sonnenwind der Sonne beobachtet. koronale Massenauswürfe (wenn die Sonne Plasma aus ihrer Korona wirft, störende Magnetfelder) und andere Phänomene. Die Vorhersagen können vorhersagen, wann Polarlichter den Himmel erleuchten werden, aber noch wichtiger, sie können vor einem bevorstehenden katastrophalen Ereignis warnen.
Dieser Artikel erschien zuerst in unserem Space-Tech-Newsletter The Airlock. Hier können Sie sich anmelden – kostenlos!
Im Moment erhalten wir jedoch nur wenige Stunden bis wenige Tage Vorwarnung. Der Hauptgrund ist, dass wir keine gute Sicht auf die gesamte Sonne haben und daher nicht sehen können, wenn sich um ihre Rückseite etwas Gefährliches bildet. Eine geplante Mission der Europäischen Weltraumorganisation könnte dies ändern, indem sie uns einen Blick um die Seite gewährt und dem Arsenal der Sonnenprognostiker eine wichtige Ressource hinzufügt. Wissenschaftler befinden sich in einem Wettlauf gegen die Zeit, um die Lagrange-Mission zu starten, bevor unsere anderen Methoden zur Erkennung gefährlichen Sonnenwetters nicht mehr funktionieren.
Diagramm der Lagrange-Punkte zwischen Erde und Sonne. NASA
Bisher umkreisten die meisten Weltraumwettermissionen die Erde oder befanden sich am Lagrange-Punkt L1, der zwischen Erde und Sonne liegt. Lagrange-Punkte sind Orte im Raum, an denen ein Objekt die gleiche Position relativ zu zwei Körpern beibehält, die sich in einer Umlaufbahn umeinander befinden. Beispielsweise scheint ein Objekt am L1-Punkt direkt vor der Erde zu bleiben und bietet jederzeit einen ununterbrochenen Blick auf die Sonne. Dies macht es zu einem großartigen Ort für wissenschaftliche Missionen – die weniger Energie aufwenden müssen, um an Ort und Stelle zu bleiben, um Daten aufzunehmen – und insbesondere für Sonnenbeobachtungssatelliten.
Aber das gibt uns nur einen Blick auf eine Seite des Sterns. Die Lagrange-Mission der ESA wird sich Lagrange-Punkt 5 zunutze machen, um uns eine neue Perspektive zu eröffnen. L5 ist etwa eine astronomische Einheit von der Erde entfernt (die Entfernung der Sonne oder 150 Millionen Kilometer), aber seitlich des Planeten. Dies ist das erste Raumschiff, das wirklich plant, dort in L5 zu bleiben und kontinuierlich Daten zu liefern, sagt Stefan Kraft, Studienleiter der L1/L5-Mission der ESA. Die STEREO-Fahrzeuge der NASA besuchten die Punkte im Jahr 2009 kurz, aber das tatsächliche Anhalten erfordert viel mehr Treibstoff.
Diese Seitenansicht würde den ESA-Forschern einen ständigen Blick auf die Sonnenoberfläche ermöglichen, bevor sie sich in Richtung Erde dreht (die Sonne dreht sich um einmal alle 27 Tage ), die frühere und genauere Warnungen liefert, wenn gefährliches Weltraumwetter auf dem Weg sein könnte.
Das Koppeln von Daten von L1 und L5 trägt ebenfalls dazu bei, die Alarmzeiten zu verkürzen. Derzeit kann die Auswirkung eines koronalen Massenauswurfs auf die Erde nur mit einer Genauigkeit von sechs bis zwölf Stunden vorhergesagt werden. Laut Juha-Pekka Luntama, Leiter des ESA-Segments für Weltraumwetter, würde die Lagrange-Mission diese Zeit auf wenige Stunden reduzieren. Zum Vergleich: Die schnellsten Auswürfe würden 15 bis 18 Stunden brauchen, um die Erde zu treffen. Er sagt, es würde auch die Warnzeiten für Hochgeschwindigkeits-Sonnenwindströme verbessern, die – obwohl nicht so gefährlich – Stromnetze und geostationäre Satelliten stören können.
Rendering des Lagrange-Satelliten. ESA
Bei kleinerem Weltraumwetter könnten rechtzeitigere Warnungen sicherstellen, dass während eines Sturms keine Weltraumspaziergänge geplant sind und dass Notfallhelfer auf der Erde über eine Backup-Kommunikation verfügen, falls ihre Funkgeräte ausfallen. Im Falle eines Carrington-ähnlichen Ereignisses könnten Satellitenbetreiber ihren Betrieb einstellen, Warnungen an die breite Öffentlichkeit ausgegeben werden, dass ihre GPS-Geräte abgeschaltet werden, und Stromnetzbetreiber könnten die Möglichkeit erhalten, ihre Ausrüstung zu schützen.
Technisch wird die Mission herausfordernd sein. Auf der Erde drei gleichmäßig verteilte Stationen der ESA Estrack-Netzwerk werden zusammenarbeiten, um beständig Signale von dem Schiff zu empfangen, während sich der Planet dreht. Und es ist auch keine leichte Aufgabe, das Signal überhaupt zur Erde zu bringen. Der L5-Punkt ist etwa 100-mal so weit von der Erde entfernt wie L1, was bedeutet, dass die Rate, mit der die Daten zurückgesendet werden können, reduziert ist.
Dann gibt es die Sonnenstürme selbst. Das Fahrzeug wird nicht nur Daten über sie zurücksenden – es muss ihnen auch standhalten. Wenn wir schwere Weltraumwetterereignisse haben, dann würden wir trotzdem gerne beobachten, sagt Kraft. Während sich alle anderen Raumschiffe im Grunde verstecken und in den Sicherheitsmodus wechseln können, müsste unser Raumschiff bereit sein. Er sagt, dass das Team derzeit eine robustere Abschirmung entwickelt, die dem Satelliten helfen kann, Stürmen standzuhalten, die stärker sind als das Carrington-Ereignis.
DAS
Um weiterhin die Sonne bei extremem Wetter abbilden zu können, wird das Fahrzeug künstliche Intelligenz verwenden, um geladene Partikel, die eine Art Schnee auf Bildern erzeugen, Bild für Bild zu erkennen und zu löschen.
Unsere Fähigkeit, weltraumgestütztes Wetter zu überwachen, nimmt ab.
Die Mission steckt noch in den Anfängen. Derzeit entwickelt das Team den technischen Plan und stellt einen Vorschlag zusammen, der zusammen mit anderen ESA-Studien im November vorgestellt werden soll. Sie untersuchen genau, wie robust die Systeme sein müssen, und balancieren finanzielle Beschränkungen mit der Notwendigkeit, das Fahrzeug zu schützen. Von diesem Vorschlag hängt eine weitere Finanzierung ab, um die Mission tatsächlich durchzuführen. Wenn alles nach Plan läuft, werden sie 2025 auf den Markt kommen.
Kraft ist optimistisch, dass die Mission genehmigt wird. Er sagt, das Team habe bereits relativ klare Hinweise von Ländern wie Deutschland und Großbritannien erhalten, dass sie es unterstützen wollen.
Der Zeitpunkt dieser Genehmigung ist entscheidend, da neue Weltraumwettermissionen dringend benötigt werden. Innerhalb weniger Jahre werden wir einige der wichtigsten Wissenschaftssatelliten verlieren, die seit Jahrzehnten in Betrieb sind. Unsere Fähigkeit, weltraumgestütztes Wetter zu überwachen, verschlechtert sich, sagt Luntama.
Die Mission, die die Forscher am meisten fürchten, ist der Solar and Heliospheric Observatory Satellite (SOHO), der sich auf L1 befindet. Es ist die einzige Mission, die ein Instrument beherbergt, das den Beginn von koronalen Massenauswürfen zur Erde überwacht. Und es ist immer noch das wichtigste Werkzeug, das verwendet wird, um Warnungen und Warnungen zu geben, wenn etwas Gefährliches in der Sonne passiert.
Es wurde 1995 gestartet und ist bereits seit mehr als 20 Jahren im Weltraum – mehr als das Vierfache seiner ursprünglich vorgesehenen Lebensdauer. Die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) plant ebenfalls ein eigenes Sonnenobservatorium, um dabei zu helfen, die SOHO-Daten zu ersetzen, die bei L1 verloren gehen könnten. Es soll 2024 auf den Markt kommen, was gerade noch rechtzeitig ist: Laut Luntama hat SOHO spätestens bis 2024 Zeit, bevor es scheitert. Technische Probleme können jeden Tag dazu führen.
Wir müssen sicherstellen, dass wir unsere Fähigkeit zur Überwachung des Weltraumwetters aufrechterhalten, sagt er. Sonst sind wir in ein paar Jahren tatsächlich blind und können unsere Infrastruktur nicht mehr vor Weltraumwetter schützen.