Что, если мы сможем «остановить» космическую погоду? Амбициозное предложение, опубликованное в научном журнале «Спейс Уизер», исследует возможность создания космической системы, предназначенной для усиления естественной защиты Земли от разрушительных явлений космической погоды, таких как солнечные бури. Система, получившая название «Штормволл», может использовать группу космических аппаратов — шесть в примерной конструкции — для высвобождения материала на геосинхронной орбите (то есть на орбите, где спутник вращается синхронно с Землёй, постоянно находясь над одной точкой планеты), где этот материал превратится в плазму и дрейфует к краю земной магнитосферы (защитного магнитного пузыря вокруг Земли). Добавляя плазму в магнитосферу, система временно усилит её защиту от солнечных бурь.
«Когда применяешь к этому серьёзную физику, это действительно работает. И количество массы, которое нам нужно, и возможности запуска — всё это в пределах наших возможностей», — заявил Брайан Уолш, первый автор исследования и инженер Бостонского университета. «Люди всегда думали: "космос огромен, Солнце массивно, мы просто должны сидеть здесь и принимать всё, что оно нам даёт". Но мы обнаружили, что можем на это повлиять».
Как работают геомагнитные бури
Геомагнитные бури возникают, когда «очень эффективный обмен энергией» от солнечного ветра с пространством вокруг Земли создаёт серьёзное возмущение в магнитосфере нашей планеты, согласно данным Центра прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований США. Хотя эти интенсивные потоки энергии создают красивые полярные сияния, такие возмущения могут нарушать работу энергосетей, спутников и других систем.
Предыдущие исследования определили, что этот энергетический выброс — формально называемый магнитным пересоединением (процессом разрыва и перестройки магнитных силовых линий) — зависит от плотности плазмы, величины магнитного поля и ориентации как солнечного ветра, так и магнитосферы. И, что примечательно, симуляции и измерения с космических аппаратов убедительно показали, что скорость пересоединения уменьшается с увеличением плотности массы в магнитосфере.
Принцип работы «Штормволла»
«Штормволл» основывается на этой идее подавления магнитного пересоединения, напоминая в некотором роде «автомобильную подушку безопасности», как описывает исследование. Система будет состоять из нескольких космических аппаратов, оснащённых материалом для загрузки массы в виде щелочных химических веществ, таких как барий и литий. Когда прогнозы космической погоды предсказывают солнечные бури, оператор на Земле высвобождает материал из контейнеров, который быстро ионизируется (превращается в плазму) и усиливает плазму магнитосферы.
Команда исследователей отмечает, что долгосрочное обслуживание группировки спутников требует минимальных затрат: нужен лишь минимальный уход и новые запуски только для замены космических аппаратов после высвобождения массы. Когда это необходимо, группировка обеспечит мощную защиту по требованию против экстремальных бурь.
Реально ли это?
Симуляции «Штормволла» показывают, что система могла бы вдвое сократить воздействие крупной геомагнитной бури, сообщили исследователи. Конечно, учёные также оценили потенциальные последствия «геоинженерии» (целенаправленного вмешательства в природные процессы) космоса. Хотя первоначальные расчёты показывают, что солнечный ветер отведёт избыточную плазму, необходимо будет изучить этот вопрос более подробно в будущем.
Самая большая проблема сейчас — это стоимость, говорит Уолш. Соответственно, следующие шаги команды — сокращение производственных затрат, рассмотрение более эффективных орбит, а также определение того, какие элементы будут наиболее эффективны для уменьшения магнитного пересоединения.
В любом случае, Уолш полагает, что, в отличие от некоторых космических миссий, которые приносят выгоду лишь избранным, эта принесёт пользу всем нам. «Если вы построите это, если это будет развёрнуто, это поможет всем людям на планете, — сказал он. — Вы не сможете сделать это так, чтобы это помогло только одной стране или одной группе спутников». Концепция щита от солнечных бурь перестала быть фантастикой. Она стала вопросом инженерной задачи и политической воли. И если всё получится, человечество впервые в своей истории сможет не просто прогнозировать космическую погоду, но и активно защищаться от неё.
