Šta su geomagnetne oluje i kako uništavaju tehniku u orbiti

07.03.2022. | 23:10

Geomagnetne oluje nastaju kada svemirsko „nevrijeme“ pogodi Zemlju i stupi u interakciju sa njom. Svemirsko „nevrijeme“ je uzrokovano fluktuacijama unutar Sunca koje izbacuju elektrone, protone i druge čestice u svemir, a snažno utiče i na svu tehniku u našoj orbiti.

Dana 4. februara 2022. „Spejs-Iks“ je lansirao 49 satelita u okviru internet projekta Ilona Maska „Starlink“, od kojih je većina izgorjela u atmosferi nekoliko dana kasnije. Uzrok propasti više od 50 miliona dolara bila je geomagnetna oluja izazvana Suncem.

„Proučavam opasnosti koje svemirsko vrijeme predstavlja za svemirska sredstva i kako naučnici mogu poboljšati modele i predviđanje svemirskog vremena da bi se zaštitili od ovih opasnosti“, kaže Pijuš Mehta, docent za mašinstvo i svemirsku tehnologiju sa Univerziteta Zapadna Virdžinija.

Kada svemirsko nevrijeme stigne na Zemlju, pokreće komplikovane procese koji mogu izazvati mnogo problema za bilo šta u orbiti, kaže on.

„A inženjeri poput mene rade na boljem razumijevanju ovih rizika i odbrani satelita od njih“, navodi.

Opasnosti za sve što je u orbiti

Geomagnetne oluje na nekoliko različitih načina ugrožavaju satelite u orbiti.

Kada atmosfera apsorbuje energiju magnetnih oluja, ona se zagrijeva i širi prema gore. Ova ekspanzija značajno povećava gustinu termosfere, sloja atmosfere koji se proteže od oko 80 kilometara do otprilike 1.000 km iznad površine Zemlje. Veća gustina znači veći otpor, što može biti problem za satelite.

Ova situacija je upravo ono što je dovelo do smrti „Starlinkovih“ satelita u februaru. „Starlink“ satelite izbacuju rakete „Falkon 9“ u orbitu male visine, obično negdje između 100 i 200 km iznad površine Zemlje. Sateliti zatim koriste ugrađene motore da polako savladaju silu otpora i podignu se na svoju konačnu visinu od približno 550 km.
Najnovija serija „Starlink“ satelita naišla je na geomagnetnu oluju dok je još uvijek bila u veoma niskoj orbiti Zemlje.

Njihovi motori nisu mogli da savladaju značajno povećan otpor, a sateliti su počeli polako da padaju prema Zemlji i na kraju izgorjeli u atmosferi.

Povlačenje je samo jedna opasnost koju svemirsko nevrijeme predstavlja za svemirska sredstva.

Značajno povećanje elektrona visoke energije u magnetosferi tokom jakih geomagnetnih oluja znači da će više elektrona prodrijeti u zaštitu na svemirskom brodu i akumulirati se u njegovoj elektronici. Ovo nakupljanje elektrona može se isprazniti u ono što je u osnovi mali udar groma i oštetiti elektroniku.
Prodorno zračenje ili naelektrisane čestice u magnetosferi – čak i tokom blagih geomagnetnih oluja – takođe mogu da promjene izlazni signal elektronskih uređaja.

Šta uzrokuje svemirsko „nevrijeme“?

Sunce uvijek ispušta stalnu količinu naelektrisanih čestica u svemir. Ovo se zove solarni vjetar. Solarni vjetar sa sobom nosi i solarno magnetno polje.
Ponekad će lokalizovane fluktuacije na Suncu baciti neobično jake rafale čestica u određenom pravcu. Ako se Zemlja nađe na putu pojačanog solarnog vjetra koji stvara jedan od ovih događaja i bude pogođena, dobićete geomagnetnu oluju.

Dva najčešća uzroka geomagnetnih oluja su izbacivanja koronalne mase – eksplozije plazme sa površine Sunca – i solarni vjetar koji izlazi kroz koronalne rupe – tačke male gustine u spoljašnjoj atmosferi Sunca.

Brzina kojom izbačena plazma ili solarni vjetar stiže na Zemlju je važan faktor – što je veća brzina, to je jača geomagnetna oluja. Obično solarni vjetar putuje brzinom od oko 900.000 mph (1,4 miliona km/h). Ali jaki solarni događaji mogu pustiti vjetrove i do pet puta brže.

Najjača zabilježena geomagnetna oluja izazvana je koronalnim izbacivanjem mase u septembru 1859. Kada je masa čestica udarila u Zemlju, izazvale su električne udare u telegrafskim linijama koje su šokirale operatere i, u nekim ekstremnim slučajevima, zapravo zapalile telegrafske instrumente.

Istraživanja ukazuju da bi geomagnetna oluja ove veličine danas pogodila Zemlju, prouzrokovala štetu od oko 2 biliona dolara.

Magnetni štit

Emisije sa Sunca, uključujući solarni vjetar, bile bi nevjerovatno opasne za bilo koji oblik života koji nije imao sreće da im bude direktno izložen. Srećom, Zemljino magnetno polje čini mnogo da zaštiti život.

Prva stvar koju solarni vjetar udari dok se približava Zemlji je magnetosfera. Ovaj region koji okružuje Zemljinu atmosferu ispunjen je plazmom napravljenom od elektrona i jona. Njime dominira snažno magnetno polje planete.

Kada solarni vjetar udari u magnetosferu, on prenosi masu, energiju i impuls u ovaj sloj.

Magnetosfera može da apsorbuje većinu energije iz svakodnevnog nivoa sunčevog vjetra. Ali tokom jakih oluja, može da se preoptereti i prenese višak energije u gornje slojeve Zemljine atmosfere u blizini polova. Ovo preusmjeravanje energije na polove je ono što rezultuje fantastičnim događajima aurore, ali takođe izaziva promjene u gornjim slojevima atmosfere koje mogu da naškode svemirskim sredstvima, prenosi „Sajens alert“.