Широкомасштабна сонячна буря вразила космічні кораблі поблизу Сонця, Землі і навіть Марса

Космічна погода може здатися казкою з далекої-далекої галактики, але коли сонячні бурі впливають на нас на Землі, це безпосередньо впливає на нас. Ці шторми, наприклад, викликають північне сяйво. Вони навіть можуть призвести до тимчасових збоїв у наших системах зв’язку та електромережі. З цих сонячних спалахів ми можемо багато чому навчитися — і в нещодавньому релізі NASA розповідається, що ще у 2021 році одна з них мала чудову історію. Оскільки космічні агентства продовжують відправляти астронавтів на орбіту нашої планети та починають планувати подорожі навіть за її межі, способи спостереження за сонячними бурями та їхніми наслідками ставатимуть дедалі важливішими. Ці шторми можуть завдати шкоди людям, супутникам і космічним кораблям; У випуску Європейського космічного агентства від 2023 року обговорювалося, як уперше такі енергійні частинки були одночасно спостережені на поверхні Землі, Місяця та Марса після сонячного спалаху. Це викликало серйозні занепокоєння.

«Космічна радіація може створити реальну небезпеку для наших досліджень по всій Сонячній системі», — поділився в релізі ESA Колін Вілсон, науковий співробітник проекту ExoMars TGO. «Вимірювання радіаційних подій високого рівня роботизованими місіями має вирішальне значення для підготовки до довготривалих місій з екіпажем». 

В епоху, коли історична кількість супутників та інших інструментів блукає через велике невідоме, геліофізичні місії NASA використовують космічні апарати, щоб отримати глибше розуміння космічних явищ і розповісти історії про те, що відбувається після сонячних подій, коли частинки викидаються в космос. Нещодавня стаття NASA ділиться чудовим прикладом зусиль, які докладаються для вивчення впливу сонячних бур, що походять від світла всіх світил: Сонця. Цей сонячний спалах стався 17 квітня 2021 року, і хоча ці шторми не є рідкістю, у зв’язку з цією конкретною подією шторм був настільки масовим, що шість космічних кораблів у різних місцях і положеннях відчули вибух.  

Високошвидкісні протони й електрони, також відомі як сонячні енергетичні частинки (SEP), спостерігалися космічними кораблями не лише між Сонцем і Землею, але навіть між Землею та Марсом!  За словами NASA, це був перший випадок, коли щось подібне сталося — тепер ми маємо зовсім іншу точку зору на сонячні бурі, використовуючи дані з кількох космічних апаратів, а не одного, який може дати лише локальне розуміння.  

Візьмемо як приклад відомого героя Marvel: Тор створює сонячну бурю, щоб знищити купу поганих хлопців, генеруючи багато SEP, щоб відправити їх у космос. Однак він знає, що з усіх боків є вороги. Таким чином, він створює різні кулі з цих SEP, які можуть рухатися в різних напрямках, охоплюючи набагато більшу територію, ніж один промінь. Маючи більше «очей» на одній події, ми можемо краще зрозуміти всі різні типи небезпек, які можуть виникнути від однієї сонячної бурі, яка іноді може становити загрозу для більшого ігрового поля.

«SEP можуть завдати шкоди нашим технологіям, таким як супутники, і порушити роботу GPS», — заявила Ніна Дресінг з факультету фізики та астрономії Університету Турку у Фінляндії. «Крім того, люди в космосі або навіть в літаках на полярних маршрутах можуть зазнавати шкідливого випромінювання під час сильних подій SEP».

Дресінг та її команда провели подальші дослідження події, щоб дізнатися, звідки взялися SEP, як частинки розвивалися до небезпечної швидкості та коли вони контактували з кожним космічним кораблем. Висновки були такими (наведені на діаграмі нижче). Найближчим до вибуху (який прийняв тупу частину удару) був космічний корабель BepiColombo, спільної місії Європейського космічного агентства та JAXA. BepiColombo прямує до Меркурія. Другим найбільшим ударом частинок став сонячний зонд NASA Parker Solar Probe, який знаходиться дуже близько до сонця. За ним послідував Solar Orbiter ESA. Parker і Solar Orbiter були на протилежних сторонах спалаху, коли це сталося. 

Трохи ближче до дому космічний корабель NASA Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO), STEREO-A, NASA/ESA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) і космічний корабель NASA Wind постраждали від події. Нарешті, найдальшим і останнім космічним кораблем, який виявив частинки від вибуху, були орбітальні кораблі Марса: MAVEN NASA та Mars Express ESA.

Визначивши відмінності в їхньому розташуванні навколо Сонця та зазначивши, скільки електронів і протонів спостерігав кожен космічний корабель, Дрезінг та її команда змогли намалювати набагато чіткішу картину того, що сталося в результаті сонячного викиду.

«Кілька джерел, ймовірно, сприяють цій події, пояснюючи її широке розповсюдження», — сказала в заяві Джорджія де Нолфо, член групи та дослідник геліофізики Центру космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд. «Крім того, здається, що для цієї події протони й електрони можуть надходити з різних джерел. Це не перший випадок, коли люди припускають, що електрони й протони мають різні джерела свого прискорення. Це вимірювання було унікальним, оскільки кілька перспектив дозволили вченим краще розділити різні процеси, щоб підтвердити, що електрони та протони можуть походити від різних процесів».

Як ми знаємо, це буде не востаннє така подія, і чим більше досліджень ми зможемо провести, тим краще ми зможемо зрозуміти, що відбувається з космічною погодою, і тим обережніше ми зможемо досліджувати останню межу. Майбутні дослідження, які випливають з цих результатів, охоплюватимуть ширшу область інших явищ; їх проводитимуть такі інструменти, як Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH і HelioSwarm.