Satelity nie miałyby żadnych szans. Symulacja ekstremalnej burzy słonecznej

Specjaliści z Europejskiej Agencji Kosmicznej z ośrodka ESOC w niemieckim Darmstadt przeprowadzili właśnie symulację wpływu burzy geomagnetycznej na poziomie zdarzenia Carringtona na współczesną technologię. Nie były to jednak czysto teoretyczne ćwiczenia. Inżynierowie bowiem zrealizowali ćwiczenie w ramach przygotowań kontroli lotu na skrajne zakłócenia łączności, nawigacji i elektroniki po zbliżającym się starcie satelity Sentinel-1D.

Jest to standardowy etap przygotowań do wystrzelenia przez ESA kolejnego satelity na orbitę okołoziemską. Specjaliści starają się być przygotowani na każdy realistyczny scenariusz wydarzeń, do których może dojść podczas pierwszych godzin na orbicie. W przypadku satelity Sentinel-1D takie testy trwają już od połowy września. Tym razem jednak poprzeczka została ustawiona wysoko: odtworzono skutki burzy porównywalnej z wydarzeniem z 1859 r., by sprawdzić skuteczność procedur w sytuacji, w której kontrola misji będzie pozbawiona GNSS oraz będzie mierzyła się z masowymi awariami elektroniki.

Scenariusz rozpoczął się po udanym starcie o godz. 22:20. Centrum kontroli misji odbiera jednak sygnał z zakłóceniami. Okazuje się bowiem, że na powierzchni Słońca do rozbłysku klasy X45, który natychmiast osłabił radary, łączność i śledzenie. Nawigacja Galileo i GPS przestała działać, a stacje naziemne, zwłaszcza na wysokich szerokościach, traciły zdolność śledzenia satelitów na orbicie przez ekstremalne promieniowanie rentgenowskie i ultrafioletowe.

To jednak dopiero początek problemów. 10-20 minut później do Ziemi dotarłaby fala wysokoenergetycznych cząstek, powodując błędy i możliwe trwałe uszkodzenia podzespołów. Specjaliści z centrum kontroli misji wiedzą, że to dopiero początek, bowiem w ciągu kilkunastu godzin do Ziemi dotrze potężny obłok plazmy i pola magnetycznego wyrwanego ze Słońca w koronalnym wyrzucie masy.

Zgodnie z oczekiwaniami, po 15 godzinach nastąpiłaby najgroźniejsza faza: obłok plazmy pędzący z prędkością do 2 000 km/s wywołałby katastrofalną burzę geomagnetyczną. Na Ziemi zorze widoczne byłyby nawet z południa Włoch, sieci energetyczne doświadczałyby przeciążeń, a nawet nieodwracalnych awarii.

Warto tutaj także dodać, że wpływ takiego rozbłysku i obłoku plazmy doprowadziłby do rozdęcia ziemskiej atmosfery. W efekcie satelity znajdujące się na niskiej orbicie okołoziemskiej zaczęłyby schodzić z ustalonej wcześniej trajektorii lotu wskutek nawet czterokrotnie wyższego oporu aerodynamicznego. Gdyby taki efekt dotknął tysięcy satelitów na orbicie, systemy monitorowania szybko uległyby przeciążeniu, a satelity zaczęłyby się ze sobą zderzać, generując przy tym tysiące, jeżeli nie miliony nowych śmieci kosmicznych, które automatycznie stawałyby się zagrożeniem dla innych satelitów na orbicie.

W pesymistycznym scenariuszu, tak silny rozbłysk i koronalny wyrzut masy uszkodziłby wszystkie satelity znajdujące się na orbicie okołoziemskiej, nawet te znajdujące się na niskiej orbicie okołoziemskiej, które w normalnych warunkach korzystają z osłony atmosfery i pola magnetycznego naszej planety. Brzmi niepokojąco? Eksperci podkreślają, że takie zdarzenie to tylko kwestia czasu.

Wnioski z ćwiczenia zasilą europejskie usługi z zakresu monitorowania pogody kosmicznej. Im więcej satelitów będzie monitorowało aktywność słoneczną, tym szansa na przygotowanie się na najbardziej kryzysowe scenariusze będzie wyższa. Przy tej okazji można także wspomnieć o misji Vigil, której start zaplanowano na 2031 r. Naukowcy przygotowują tutaj satelitę, który zostanie umieszczony w punkcie libracyjnym L5, skąd będzie obserwował "bok" Słońca, rejestrując aktywność na tej części gwiazdy, która powoli zwraca się w stronę Ziemi. Dzięki temu będziemy wiedzieli, jakie plamy słoneczne będą kierowały się w naszą stronę.