Солнечно орбитальный аппарат Esa, запустят в космос и отправят на солнечную миссию, которая может помочь в прогнозировании потенциально катастрофических событий.

Утром 1 сентября 1859 года английский астроном Ричард Каррингтон заметил на поверхности солнца что-то странное: два пятна интенсивно белого света, вспыхивающие из скопления темных пятен. Через пять минут они исчезли.

Позже той же ночью яркое сияние осветило небо Земли на юг до Гаваны и Гонолулу. Во всем мире телеграфная связь перегорела, некоторые из аппаратов даже загорелись.

Кэррингтон наблюдал, как с поверхности Солнца поднимается миллиард тонн плазмы и разгоняется в космос со скоростью, в 1300 раз превышающей скорость звука. В то время как большинство таких событий Землю обходят стороной, а это был прямой удар. Так называемое «событие Каррингтона» создало самую большую геомагнитную бурю в истории человечества.

Солнечная активность такого масштаба, к счастью редка. Анализ образцов ледяного керна позволяет предположить, что шторм 1859 года был самым жестоким за последние 500 лет.

Но что, если это случится снова?

Воздействие на общество, которое сегодня зависит от технологий, может быть более серьезным. Вот почему правительства всего мира уделяют все больше внимания «космической погоде».

Не путать с погодой на Земле, космическая погода связана с условиями окружающей среды в околоземном космическом пространстве, вызванными магнитными полями, излучением и веществом, испускаемым солнцем.

В прошлом месяце комитет по науке, космосу и технологиям Палаты представителей США одобрил законопроект о приоритетах инвестиций в прогнозирование космической погоды. Хотя правительство Великобритании также разработало детальную стратегию по подготовке к суровой космической погоде.

Но мы многое еще не знаем. Трудно точно предсказать события космической погоды — и с более чем 160-летним технологическим прогрессом после Кэррингтонского события нет никакого способа узнать, какое влияние это окажет на современное общество.

Чтобы помочь ответить на эти вопросы, нам нужно внимательнее взглянуть на источник космической погоды: солнце.

В 2018 году Nasa запустила Solar Probe от Parker, решившись изучить солнечную атмосферу или корону ближе, чем любые предыдущие миссии.

9 февраля Европейское космическое агентство начнет свою собственную миссию «Солнечный орбитальный аппарат» для дальнейшего расширения наших знаний о солнце и космической погоде. Он будет использовать гравитацию Венеры, чтобы помочь выйти на орбиту вокруг Солнца. Солнечный орбитальный аппарат не приблизится так близко, как зонды НАСА, но сможет наблюдать прямо за солнце.

Из многих нововведений на борту солнечного орбитального аппарата одним из самых интересных является тепловой экран. Его внешний слой будет облицован материалом, называемым «солнечная сажа» — тип черного фосфата кальция, обработанного из сгоревшего древесного угля.

У обгоревшей обугленной кости есть древнее наследие. Наши доисторические предки использовали его вместе с древесным углем в качестве черного пигмента. Выживание некоторых наскальных рисунков через тысячи лет свидетельствует о стойкости материала.

Приборы дистанционного зондирования на борту Солнечного орбитального аппарата будут наблюдать солнце через крошечные раздвижные дверци в щите, в то время как другие приборы будут измерять условия вокруг космического корабля. Вместе они позволят аппарату исследовать три наиболее распространенных типа солнечной активности, которые управляют космической погодой:

Солнечные вспышки

Солнечные вспышки — это внезапные вспышки повышенной яркости, но большая часть их энергии невидима невооруженным глазом, состоящая из интенсивных вспышек ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

Направленные на Землю солнечные вспышки нарушают радиосвязь. Рентгеновские лучи также могут нагревать внешнюю атмосферу, вызывая потерю низкоорбитальных спутников.

Солнечные вспышки представляют собой особую проблему для полетов человека на Луну, Марс или за его пределы. Например, если Аполлон 17 был запущен всего несколькими месяцами ранее, он возможно, столкнулся бы с солнечной бурей в августе 1972 года, потенциально подвергая трех астронавтов опасным уровням радиации.

Ученые хорошо представляют, как солнечные вспышки получают свою энергию, и мы знаем, что они происходят вблизи солнечных пятен. Но лежащие в основе механизмы недостаточно понятны, и современные методы прогнозирования вспышек ограничены. В настоящее время нет никакого способа узнать, когда какая-либо конкретная область солнца произведет вспышку.

Солнечные энергетические частицы

Подобно гигантскому ускорителю частиц, солнце иногда отстреливает в космосе штормы протонов и электронов высокой энергии.

Путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, эти солнечные энергетические частицы могут достигать Земли в течение часа, проникая в защитные слои нашего магнитного поля и иногда даже достигая поверхности.

Если бы они нанесли удар по Земле, электроника на борту самолетов была бы повреждена, а пассажиры воздушного судна подвергались бы воздействию повышенных доз радиации.

Корональные выбросы массы

Пожалуй, самый волнующий элемент солнечной активности — выбросы корональной массы — это извержения на поверхности Солнца, которые вызывают взрыв больших частей короны.

Они медленнее, чем солнечные вспышки или энергетические частицы, для достижения Земли требуется от одного до четырех дней. Но когда они это делают, они создают геомагнитную бурю, которая, подобно пружине, сжимает одну сторону магнитосферы Земли, расширяя другую. Когда так называемая пружина «выстреливает», все это напряжение направляется обратно в верхние слои атмосферы.

Корональные выбросы массы могут привести к массовым отключениям электроэнергии и отказу телекоммуникационных услуг, включая GPS. По оценкам страхового рынка Lloyd’s of London, в наихудшем случае он может оставить от 20 до 40 миллионов человек на северо-востоке США без электричества, возможно, на годы.

Каждое из этих явлений может происходить изолированно или в комбинации. Тем утром в 1859 году Каррингтон наблюдал все три: идеальный солнечный шторм.

Каковы шансы, что это может повториться? Оценки меняются. В некоторых отчетах предполагается, что вероятность может достигать 12% в следующем десятилетии. Тем не менее, более поздние исследования выдвинули более консервативную оценку от 0,46% до 1,88%.

В великой схеме глобальных рисков погода в космосе может считаться меньшей угрозой нашей безопасности, чем погода на Земле. Тем не менее, важность солнечного орбитального аппарата Esa нельзя недооценивать. Он ответит на важные вопросы, которые помогут нам не только подготовиться к суровой космической погоде, но и лучше понять солнце и его влияние на нашу жизнь.