"Солнечные радиационные бури известны тем, что их чрезвычайно трудно предсказать — они часто застигают нас врасплох," говорит Арик Познер (Arik Posner), физик, разработавший этот метод. "Однако, сейчас нам удалось найти способ предупреждения этих явлений."
 Справа: Общий план приближающейся к Земле радиационной бури. [Подробнее]
Познер является научным сотрудником Юго-западного научно-исследовательского института (Southwest Research Institute) в Сан-Антонио, Техас; он также работает в штаб-квартире NASA в Вашингтоне, округ Колумбия. Его статья, Прогноз радиационной опасности за час и менее до всплесков солнечных ионов высокой энергии, появится в журнале Space Weather.
Солнечные радиационные бури представляют собой скопления электронов, протонов и тяжелых ионов, набирающие высокую скорость, благодаря взрывам на Солнце. Здесь, на Земле, мы защищены от этих частиц атмосферой и магнитным полем нашей планеты. Астронавты на Земной орбите также находятся в довольно безопасном положении - магнитное поле Земли простирается достаточно далеко, чтобы укрыть их. Опасность появляется, когда астронавты покидают этот защитный кокон. Луна и Марс, например, не обладают планетарными магнитными полями, и "астронавты, работающие на поверхности этих миров, могут подвергаться риску", говорит Познер.
"Предупреждение за час снизило бы вероятность того, что астронавт будет застигнут солнечной бурей вне лунной лаборатории, там, где астронавты наиболее уязвимы", отмечает Френсис Кучинотта (Francis Cucinotta), руководитель исследовательских работ в рамках программы NASA по изучению Космической радиации.
Космические корабли и спутники также выиграли бы от этого. Удары субатомных частиц о центральные процессоры и другие электронные приборы могут привести к внезапной перезагрузке бортовых компьютеров или к даче бессмысленных команд. Если, скажем, оператор спутника будет о приближении бури, он сможет оставить свой корабль в защитном "безопасном режиме" до окончания бури. Тип частицы, которого больше всего опасаются специалисты по безопасности астронавтов, это ион, то есть, атом, который потерял один или более из своих балансирующих заряд электронов. "Ионы высокой энергии могут повредить ткань и разрушить нити ДНК, что приведет к появлению ряда проблем со здоровьем: от тошноты до катаракты и рака," говорит Кучинотта.
Поэтому целью является прогнозирование времени прибытия ионов. Оказывается, ключом к ее достижению служат электроны. "Электроны всегда обнаруживают перед более опасными ионами," говорит Познер. Об этом известно уже многие годы, но лишь недавнее исследование Познера превратило аспект радиационных бурь "сначала электроны" в инструмент прогнозирования.
Выше: Прогнозы Познера на интенсивные "Бури Хэллоуина" в 2003 году. Черный цвет обозначает предсказанный поток ионов; красный – то, что наблюдалось в действительности. [Подробнее]
Каждая радиационная буря представляет собой смесь электронов, протонов и более тяжелых ионов. Электроны, будучи более легкими и быстрыми, чем все остальные, стремятся вперед. Они подобны вестникам, предвещающим приход ионов! Познер осознал, что, измеряя "время нарастания скорости и интенсивность начальной волны электронов", он мог определить количество следующих ионов и время их прибытия.
Ключом к этому научному прорыву был инструмент COSTEP на борту SOHO. COSTEP – аббревиатура названия "Универсальный анализатор надтепловых и быстрых частиц." В основном, прибор осуществляет подсчет частиц, исходящих от Солнца, и измеряет их энергию.
Познер просмотрел сотни радиационных бурь, записанных инструментом COSTEP в период с 1996 по 2002 год и смог спроектировать практическую, прогнозирующую матрицу: "Загружаете данные по электронам в матрицу, и появляется прогноз по ионам".
Следующим шагом была проверка его результатов. Он решил опробовать матрицу на данных COSTEP, собранных в 2003 году, году, который еще не был проанализирован и не составлял часть самой матрицы. "Я применил матрицу к данным по электронам; она успешно предсказала все четыре основных ионных бури 2003 года с предупреждением за 7 - 74 минуты".
Выше: Прогностическая матрица ионных бурь Познера. Нажмите здесь, чтобы посмотреть более полную версию матрицы с развернутым комментарием.
Познер говорит, что метод еще несовершенен. Он отмечает, например, краткосрочное семиминутное предупреждение одной бури в 2003 году. "Мне бы хотелось усовершенствовать это," говорит он. "Матрица также вызвала три ложных тревоги для 2003 года — то есть, сигналы о буре, за которыми последовали либо слабые бури, либо их не было совсем". В таких случаях, астронавтам бы пришлось мчаться в безопасное место без необходимости.
Усовершенствования будут, так как Познер рассматривает еще более обширный набор данных анализатора COSTEP: "Запущенный вместе с космическим аппаратом SOHO в 1995 году, инструмент COSTEP проработал полный солнечный цикл, включая максимум солнечной активности в 2001 году — и до сих пор сохраняет достаточную мощность," говорит проф. Бернд Хебер (Bernd Heber), главный исследователь анализатора COSTEP в Университете Киля в Германии. В настоящее время этот метод изучается планировщиками Космического центра Джонсона (Johnson Space Center) в своих моделях будущих лунных миссий. "Метод Познера снижает вероятность облучения более, чем на 20 процентов по сравнению с применяемыми сегодня методами, что позволит астронавтам решиться отойди дальше от своего аванпоста," говорит Кучинотта. "Это хорошая новость как для науки, так и для исследования".
SOHO – международный совместный проект между Европейским космическим агентством и NASA. Более подробная информация об аппарате SOHO на домашней странице программы: http://sohowww.nascom.nasa.gov/
|
Дополнительная информация
|
|
Кто боится солнечных вспышек? - (Science@NASA) Солнечная активность может быть на удивление полезной для астронавтов.
Могут ли люди полететь на Марс? - (Science@NASA) Космические лучи представляют угрозу для астронавтов, направляющихся на Марс. Насколько там опасно? Ученые NASA проводят исследования, чтобы узнать это.
Тошнотворные солнечные вспышки - (Science@NASA) Исследователи NASA обсуждают, что могла бы сделать большая протонная буря с человеком на Луне.
Будущее NASA: Концепция исследования Космоса
|
Переводчик: Крапивник Анна (Бюро переводов "Гольфстрим")
Права на статью, а также фотографические и иные материалы к ней принадлежат NASA
Перевод статьи осуществлен Бюро переводов "Гольфстрим" и размещен на сайте с разрешения NASA
Права на перевод принадлежат ООО "Гольфстрим+"
Копирование перевода статьи, а также фотографических и иных материалов к ней, в целях размещения на иных сайтах в сети интернет, а также для издания и распространения в бумажном варианте, в том числе, но не исключая иного, в журналах, газетах, книгах и прочее, возможно только с разрешения ООО "Гольфстрим+", по согласованию с NASA.
|