Satelitarna poduszka gazowa przeciwko burzom słonecznym? Nowy, radykalny pomysł fizyków kosmicznych

Nie chcemy, by burza geomagnetyczna podobna do wydarzenia Carringtona z 1859 roku, odebrała nam możliwość korzystania z infrastruktury orbitalnej. Richard Carrington był brytyjskim astronomem, który 1 września 1859 roku zaobserwował wyjątkowo silny rozbłysk słoneczny. Dzień lub dwa później w ziemską magnetosferę uderzyła ogromna chmura wysokoenergetycznej plazmy słonecznej pochodząca z tzw. koronalnego wyrzutu masy (CME).

Zorze polarne były widoczne nawet na Karaibach i w Meksyku. W Ameryce Północnej i w Europie noc była tak jasna, że można było czytać bez sztucznego oświetlenia. Z urządzeń telegraficznych wyskakiwały iskry, wielu operatorów telegrafów zostało rażonych prądem, a same urządzenia działały nawet po odłączeniu baterii, zasilane wyłącznie prądami indukowanymi przez burzę geomagnetyczną.

Projekt Ściany Burzowej

Gdyby podobna burza wystąpiła obecnie, mogłaby uszkodzić wiele satelitów i spowodować długotrwałe awarie sieci energetycznych na dużych obszarach. Nie oznaczałoby to końca cywilizacji, ale skutki gospodarcze mogłyby być ogromne.

Właśnie dlatego część ekspertów uważa, że konieczne jest radykalne rozwiązanie. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Space Weather” naukowcy opisują projekt „StormWall” („Ściana Burzowa”). Zakłada on zbudowanie floty satelitów, które tuż przed uderzeniem plazmy słonecznej w Ziemię uwalniałyby setki ton gazów w przestrzeń kosmiczną.

Symulacje komputerowe sugerują, że taka sztuczna chmura mogłaby zmniejszyć intensywność dużej burzy słonecznej o co najmniej połowę. – To tak, jakby zainstalować poduszkę powietrzną w magnetosferze – mówi Daniel Welling, współautor badania i fizyk kosmiczny z Uniwersytetu Michigan.

Otoczyć Ziemię tarczą

Czy jednak możemy sobie pozwolić na taką ingerencję w środowisko orbitalne? Zdaniem pomysłodawców ochronne gazy StormWall rozproszyłyby się w ciągu kilku godzin. – Propozycja wymagałaby bardziej zaawansowanych symulacji i testów. Mimo to jest wyjątkowo innowacyjna i wydaje się całkiem wykonalna w niedalekiej przyszłości – uważa Allison Jaynes, fizyczka kosmiczna z Uniwersytetu Iowa.

Na co dzień odchylające większość wiatru słonecznego ziemskie pole magnetyczne zdecydowanie wystarcza. Możemy czuć się bezpieczni. Jednak podczas ekstremalnych burz słonecznych pole magnetyczne Ziemi może „połączyć się” z polem magnetycznym Słońca, powodując niejako zwarcie. Wówczas energia i naładowane cząstki napływające do ziemskiego środowiska magnetycznego mogą uszkadzać elektronikę satelitów oraz zagrażać astronautom. Część energii trafia też do górnych warstw atmosfery, ogrzewając je i powodując ich rozszerzenie. Powstały opór aerodynamiczny może przyspieszać spadanie satelitów z orbity.

Na szczęście nasza planeta ma też inny mechanizm obronny. Tuż ponad atmosferą znajduje się pierścieniowy rezerwuar chłodnej plazmy, czyli zjonizowanych gazów. Gdy burza słoneczna zaburza ziemskie pole magnetyczne, część tej materii jest wypychana w stronę Słońca. Obserwacje pokazują, że dodatkowa masa działa jak balast, spowalniając proces łączenia się ziemskiego pola magnetycznego z polem Słońca. A proponowany StormWall miałby wzmocnić ten naturalny efekt.

Statki kosmiczne wielkości autobusów

Wstępna koncepcja zakłada wykorzystanie sześciu ciężkich rakiet nośnych, takich jak SpaceX Starship lub Long March 9, do wyniesienia statków kosmicznych wielkości małego autobusu na orbitę geostacjonarną, około 36 000 kilometrów nad Ziemią. Znajdowałyby się one daleko poza orbitą Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, ale nadal wewnątrz ziemskiej osłony magnetycznej.

Statki te przewoziłyby ogromne zbiorniki z litem, barem, sodem lub nawet zwykłą słoną wodą. Gdy satelity monitorujące wykryłyby niebezpieczną erupcję słoneczną, zbiorniki uwolniłyby swoją zawartość. Promieniowanie słoneczne szybko zjonizowałoby materiał, zamieniając go w plazmę, która zostałaby przyciągnięta ku dziennej stronie Ziemi i utrudniałaby proces rekoneksji pól magnetycznych. Naukowcy szacują, że 400 ton takiego materiału mogłoby zmniejszyć siłę silnej burzy geomagnetycznej o ponad 60%.

System mógłby służyć nie tylko do osłabiania burz słonecznych. Amerykański Departament Obrony bada sposoby usuwania promieniowania uwięzionego przez ziemskie pole magnetyczne po eksplozji jądrowej w przestrzeni kosmicznej. W lutym Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej przetestowało pokrewną metodę, uwalniając bar z rakiety suborbitalnej. W miarę jonizacji i rozprzestrzeniania się gazu powstają niestabilności, które mogą usuwać wysokoenergetyczne cząstki z orbity do atmosfery, gdzie ich szkodliwość maleje.

Źródło: Science.org

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.