Зонд с солнечным парусом поможет обнаруживать космические торнадо

Геомагнитные бури, вызванные выбросами корональной массы с поверхности Солнца, обладают достаточной силой, чтобы нарушать работу спутников на орбите. В крайнем случае солнечная плазма способна спровоцировать глобальный сбой в работе интернета, ежедневные убытки от которого только для экономики США оцениваются в $7,2 млрд.

Чтобы лучше понять эту угрозу, группа исследователей из Мичиганского университета провела компьютерное моделирование космической погоды. Ученые симулировали колоссальное облако плазмы, извергающееся из нашего светила и движущееся через Солнечную систему. Выяснилось, что внутри таких облаков формируются меньшие по размеру, но крайне опасные вихри, напоминающие по форме торнадо. Эти спирали из плазмы и магнитного поля, известные как магнитные жгуты, могут иметь ширину от 5 тыс. до 10 млн км.

«Наше моделирование показывает, что магнитное поле в этих вихрях может быть достаточно сильным, чтобы спровоцировать геомагнитную бурю и вызвать реальные проблемы», — сказал ведущий автор исследования Чип Манчестер. В мае 2024 года мир на себе ощутил реальное воздействие подобной бури, когда были нарушены орбиты спутников, были обесточены высоковольтные линии электропередач, а некоторым самолетам пришлось менять курс.

Согласно моделированию, эти «космические торнадо» образуются, когда быстрые выбросы корональной массы проходят через более медленный солнечный ветер. Хотя некоторые вихри быстро рассеиваются, другие оказываются гораздо более устойчивыми, особенно в зонах столкновения быстрых и медленных потоков солнечного ветра. Исследователи отмечают, что земные телескопы не способны вовремя отследить такие угрозы.

Ученые предлагают решение — создать систему из нескольких аппаратов для наблюдения за солнечным ветром. Для этого можно усовершенствовать предложенную ранее концепцию «созвездия» спутников под названием Space Weather Investigation Frontier (SWIFT). В 2024 году исследователи представили проект NASA, однако он все еще находится на рассмотрении.

Согласно этому предложению, четыре космических аппарата могут быть размещены в точке Лагранжа L1 системы Земля — Солнце. По оценкам, такое расположение позволит увеличить скорость оповещения о космической погоде на 40%, что критически важно для принятия защитных мер против опасных солнечных выбросов.

Три идентичных зонда будут образовывать треугольник, а четвертый, «центральный» аппарат, будет расположен в центре этой пирамиды и ориентирован на Солнце. Такая конфигурация, с расстоянием между зондами около 320 тыс. км, обеспечит объемный обзор солнечного ветра, направляющегося к Земле. Для центрального зонда ученые предлагают использовать технологии, разработанные для проекта NASA Solar Cruiser, который предполагает изучение Солнца с помощью алюминиевого солнечного паруса.

Чем опасны выбросы плазмы и другие процессы на Солнце — рассказываем в нашем разборе.

Иллюстрация Steve Alvey, University of Michigan