Сонце, фото: ipicgr Pixabay / CC0 Космічна погода взаємопов'язана, головним чином, з сонячною активністю. У числі характерних проявів - потік заряджених частинок з Сонця (сонячний вітер), спалахи на Сонці, посилення електромагнітного випромінювання від того ж Сонця (видимий спектр, рентгенівське або гамма-випромінювання), а також зміни в міжпланетному магнітному полі і стан магнітного поля нашої планети .
«За космічною погодою важливо спостерігати так само, як і за погодою безпосередньо на поверхні Землі, тому що вона точно так само невпинно змінюється, трапляються бурі. Було б ідеально її вміти і передбачати, але це поки щось з області наукової фантастики », - говорить доктор Роберт Філгас з Чеського технічного університету в Празі, член команди дослідників, яка займається обробкою даних з супутника VZLUSat-1. Його запуск був здійснений 23 червня 2017 року рамках міжнародної місії QB50 за підтримки Європейської комісією проекту ЄС.
За словами доктора Філгаса, космічну погоду необхідно відстежувати, так як від неї безпосередньо залежить функціонування сучасних технологій, комунікаційних супутників, які забезпечують людям інтернет і телефонний зв'язок, а також навігаційних супутників і GPS.
Що Сонце нам готує
«На Сонці і в його надрах постійно відбуваються складні магнітно-динамічні процеси, перш за все - спалахи і викиди речовини, яке потім переміщається в напрямку Землі і впливає на її магнітне поле. Для наочності це можна описати як сильний вітер, який в прямому сенсі слова тисне на захисний шар нашої планети і деформує його, через що шар подекуди порушується. Це ми і називаємо магнітною бурею.
Супутник VZLUSat-1, фото: Архів Володимира Даніела На землі зміни в магнітом поле можуть проявлятися навіть красиво: наприклад, у вигляді північного сяйва. Або навпаки: магнітні хвилі можуть викликати індукційний струм в проводах високовольтної напруги - в цьому випадку може статися повне відключення електрики. Подібний випадок стався в 1989 році в Квебеку. Раніше це відбувалося з телеграфними проводами - вони іскрили, ризикуючи викликати пожежу. Зараз ця інфраструктура виглядає по-іншому і більш захищена від подібних явищ, але все одно необхідно вести моніторинг, щоб мінімізувати негативні наслідки », - пояснює Роберт Філгас.
Необхідно мати на увазі й те, що навіть без бур і спалахів космічне випромінювання є небезпечним для людини, в разі, якщо він виявляється близько до краю захисного шару - магнітного поля Землі або за його межами. Це відбувається, перш за все, при космічних польотах.
«Звичайно, якщо ви перебуваєте в космічному кораблі, то тут вже нічого не поробиш. Для астронавтів на міжнародних космічних станціях найбільшою захистом, як і раніше є магнітне поле Землі. Якщо ж оголошують про спалах на Сонці, то у них є можливість сховатися в той модуль корабля, який знаходиться на тіньовій стороні. При далеких польотах, наприклад, на Марс, необхідно мати захисні екрани не тільки зовні, але і всередині самого корабля. Хоч на підставі розрахунків і можна дуже приблизно передбачити періоди сонячної активності, але такого роду політ може тривати роки, і не може бути вибраний якийсь відповідний і абсолютно безпечний момент для його здійснення », - пояснює Роберт Філгас.
«Якщо відбуваються геомагнітні бурі або спалахи на Сонці, то авіамаршрути відхиляються від полярних зон, так як там спостерігається найвища інтенсивність випромінювання».
Ключове слово - «приблизно»: за словами доктора, все зміни такого роду відбуваються занадто швидко, так що, якщо трапиться, наприклад, дуже потужний спалах на Сонці, то, після того як її зафіксують супутники, у мешканців Землі буде всього пара хвилин на то, щоб вирішити, що робити і куди ховатися.
Одним з безлічі приладів, які знаходяться в космосі і контролюють зміни «місцевої» погоди, зокрема, радіаційну ситуацію, є детектор Timepix, поміщений на борт супутника VZLUSat-1 (докладніше про цей проект було розказано в матеріалі Радіо Прага "Чехія знову на орбіті »). Прилад був створений в рамках міжнародного проекту Medipix, який веде швейцарський CERN (Європейська організація ядерних досліджень - прим. Ред.). Команда дослідників з Чеського технічного університету займається аналізом даних, одержуваних з супутника.
Timepix, фото: Чеський технічний університет «Серед безумовних переваг Timepix - мале споживання енергії, невеликі розміри і висока радіаційна стійкість. Головним недоліком, вважаю, є те, що наш прилад може вимірювати або енергію частинок, які проходять крізь нього, або час прильоту частинок. Він не здатний виміряти ці два параметри одночасно, так що завжди доводиться вибирати », - пояснює Роберт Філгас.
Дані, отримані за допомогою детектора, можуть використовуватися в різних областях, наприклад, в медицині для дослідження властивостей рентгенівського і нейронного випромінювання. У майбутньому вони можуть бути також корисні для пояснення змін, що відбуваються в кліматі Землі.
«Хоча і передбачається, що флуктуація сонячної активності має вплив на зміни клімату, до сих пір не ясно, як це працює. Можливо, в майбутньому, хтось і використовує ці дані для того щоб це з'ясувати, але на даний момент це не є нашою головною метою.
Крім того, кліматичні зміни - дуже довготривалий процес, наші ж спостереження поки що не охоплюють навіть найкоротший одинадцятирічний сонячний цикл, який теж впливає на клімат », - говорить доктор Філгас.
Нові космічні плани
До теперішнього моменту за допомогою даних, отриманих із супутника VZLUSat-1, вчені вже склали карту радіаційного поля Землі, на якій ясно видно підвищена інтенсивність випромінювання у полюсів і Південно-Атлантичної аномалії. Це вже успіх - таким чином підтвердилися результати, отримані за допомогою інших приладів іншими фахівцями. Однак дослідження продовжують йти повним ходом.
Роберт Філгас, фото: Чеський технічний університет «Основна наша мета на даний момент - сортування частинок по типу (електрони, протони, заряджені іони) і по заряду енергії цих частинок. Для цього ми разом з колегами з факультету електротехніки розробили і створили спеціальне програмне забезпечення для розпізнавання частинок, в даний момент розбираємося в ньому і тестуємо його. Один зі студентів нашого інституту захищає дипломну роботу по цій темі », - додає він. Крім аналізу даних з VZLUSat-1, команда Чеського технічного університету працює ще над кількома проектами. Один з них - створення модуля з двома детекторами Timepix для японського супутника.
«Разом з японським університетом Тохоку ми працюємо над створенням модуля для супутника RISESAT. Мова йде про пристрій, в якому один над одним будуть розташовані два детектора Timepix - вони призначаються, як і в інших випадках, для моніторингу радіаційної обстановки на орбіті Землі. Спочатку ми створили так званий інженерний модуль, який пройшов всі необхідні тести, в теперішній же час в Японії тестується вже фінальний варіант модуля, який і відправиться на ракеті Японського космічного агентства в космос », - каже Роберт Філгас.
Старт супутника запланований на кінець 2018 року - початок 2019 року.
За словами доктора Філгаса, незважаючи на те, що маленький Timepix (він важить всього кілька десятків грамів) безглуздо порівнювати з величезними детекторами, які виконують аналогічні завдання, він вже неодноразово підтвердив свою функціональність, і в світі про нього добре відомо. В даний час кілька таких детекторів знаходиться на супутниках в космосі, крім того, ведуться переговори по використанню Timepix в прийдешніх космічних місіях.
