Solen er ikke nøjagtigt rolig, skønt den ser temmelig fredelig ud i de hurtige blikke, vi kan stjæle med vores blotte øjne. Men i virkeligheden er solen et dynamisk, kaotisk legeme, der sprøjter solvind og stråling og brister ud i store plasmaark. At leve i et teknologisk samfund ved siden af alt det er en udfordring.
Solen varmer bare jorden. Men nogle gange fører dens udbrud til solstorme, der rammer Jorden. Og i vores elektrificerede og globalt kommunikative verden kan disse storme forårsage en masse skade. Ifølge europæiske rumfartsagentur (ESA) kan potentielt milliarder af euro være skadet i Europa alene. Der er ting, vi kan gøre for at beskytte vores elektriske net, kommunikationssystemer og anden infrastruktur mod de geomagnetiske storme forårsaget af Solen. Men vi er nødt til at vide, hvornår man kommer.
Hvis vi ønsker at forudsige solstorme med nogen nøjagtighed, er vi nødt til at observere deres kilde: Solen. Mens vi kan se Solen fra Jorden, er Jordens magnetfelt, der faktisk fungerer for at beskytte os mod disse storme, en hindring for overvågning af Solen. Atmosfæren blokerer solens røntgenstråler, ekstreme UV- og gammastråler, hvilket også gør det sværere at observere solen i detaljer.
Det er ikke, at jordobservationer af Solen ikke kan fortælle os om Solens opførsel og forestående solstorme, det er bare det, at de ikke kan gøre det alene. Satellitter inde i Jordens magnetosfære, men uden for atmosfæren kan også hjælpe. Men de foretager in situ-målinger, de laver ikke prognoser.
ESA planlægger en mission, der vil give os mere advarsel om farlige storme. For at være mere effektiv skal det være i rummet væk fra Jordens magnetosfære. Missionen kaldes Lagrange, og lige nu overvejer ESA et par rumfartøjer. Den ene ville sidde ved Lagrangian Point 1, og den anden ville sidde ved Lagrangian Point 5.
Lagrange-punkter er specifikke placeringer i rummet, hvor tyngdekraften fra Jorden og Solen afbalancerer hinanden, og et rumfartøj kan forblive i denne position i lang tid med minimal brændstofforbrug. Der er allerede flere rumfartøjer på L1 og L2, med flere der kommer. (James Webb-rumteleskopet bliver installeret på L2.)
Solen bryder og udsender undertiden enorme klodser med materiale med magnetfeltlinjer fra udsprøjtning af koronal masse. De fleste af disse kloder kommer ikke nogen steder i nærheden af Jorden; men lejlighedsvis slår man os. Og det medfører en geomagnetisk storm her, da Solens udbrud midlertidigt overvælder Jordens magnetosfære.
Men disse storme kommer ikke ud af intetsteds. De starter med observerbare forhold på Solen. Solen har en 11-årig cyklus, og den del af denne cyklus med mest solaktivitet - og stormpotentiale - kaldes solmaksimum. I løbet af solmaksimumet kommer de fleste storme fra koronale masseudsprøjtninger (CME'er). På andre tidspunkter i den 11-årige cyklus opstår storme også af co-roterende interaktionsregioner (CIR).
Men uanset hvad årsagen er, kommer de alle fra solen, og at forudsige dem mere præcist er til gavn for alle.
Parret af rumfartøjer ville arbejde sammen for at overvåge solen. L1 er i solvinden, i en opstrøms position. L1-målinger kan fortælle os om rumvejr, der er på vej mod Jorden. L5-positionen giver os en slags sidebillede af koronale masseudsprøjtninger, og det giver mulighed for bedre måling af en CME's hastighed og retning. Sammen ville oplysningerne betyde bedre prognoser.
”En af de bedste måder til at observere hurtigt skiftende solaktivitet er at placere et dedikeret rumfartøj lidt væk fra vores direkte linje til solen, så den kan observere” siden ”af vores stjerne, før den roterer i udsigt,” sagde Juha- Pekka Luntama, ansvarlig for rumvejr ved ESAs missionskontrolcenter, Darmstadt, Tyskland.
L1-rumfartøjet ville måle det faktiske materiale fra stormen, der kører mod Jorden, og kunne prøve dets hastighed, densitet, temperatur og tryk. Det kan også måle styrken og retningen for det interplanetære magnetfelt (IMF), som er den del af Solens magnetfelt, der skubbes ud i rummet af Solens solvind. L1-positionen tillader også rumfartøjet at se solskiven og koronaen og måle energiske partikler fra solen.
L5-positionen er 60 grader bag Jorden, når den kredser om solen. L5-rumfartøjet ville se på tingene fra siden og se den side af Solen, der var ved at dreje og vende mod Jorden. Dette rumfartøj ville også være i stand til at se, når plasmaskyer forplantes og udsendes mod Jorden.
”L5 er et fremragende sted til en fremtidig ESA-rumvejrmission, fordi den giver forhåndsvisninger af, hvad der sker ved solen,” sagde Juha-Pekka i en pressemeddelelse.
"Rumfartøjet ville give vigtige data, der kan hjælpe os med at få udsigt til jordens ankomster, forbedre vores prognoser for ankomsttidspunktet på Jorden og give forudgående viden om aktive regioner i solen, når de roterer til syne."
For denne mission ville de to rumfartøjer ikke være identiske. For at udføre deres videnskabelige roller havde de hver især brug for en anden pakke instrumenter. Blandt disse instrumenter er magnetografer, koronafsnit, heliosfæriske billeddannere, magnetometre, spektrometre, plasmaanalysatorer og andre.
Lagrange-missionen ville blive en del af et netværk af observationsfaciliteter, både i rummet og her på Jorden, dedikeret til at forudsige rumstorme. Sammen udgør de ESA's Space Weather (SWE) netværk.
I en pressemeddelelse oplyser ESA, at en enkelt ekstrem rumvejrbegivenhed kan forårsage op til $ 15 milliarder euro ($ 16,2 milliarder US). Med forhåndsadvarsel ville elnettet være i stand til at forberede sig på stormen og reducere skaden og sikre, at elektricitet til kritiske faciliteter som hospitaler kun blev minimalt afbrudt. Satellitoperatører ville også drage fordel.
Missionen er i designkonceptstadiet lige nu. Eksperter inden for rumvejr og instrumentdesign fra industrielle og videnskabelige konsortier i Europa arbejder på det. ESA siger, at de vil vælge et missionsdesign inden for ca. 18 måneder.
Mere:
- Pressemeddelelse: Lagrange Mission
- Yderligere pressemeddelelse: Lagrange-mission
- Rummagasin: Rumvejrprognoser kan nu give satellitter en hel advarseldag, når der er indkommende en solskoldstorm
