عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
عرض فني للمركبة الفضائية في كوكبة سويفت المتمركزة في تشكيل هرمي ثلاثي بين الشمس والأرض. . | الائتمان: ستيف ألفي، جامعة ميشيغان
تشير دراسة جديدة إلى أن أسطولًا من المركبات الفضائية الحارسة، بما في ذلك واحدة ذات شراع شمسي ضخم، يمكنها مراقبة “الأعاصير الفضائية” الخادعة التي تشكل تهديدًا للأرض أثناء العواصف الشمسية.
ويقول الاقتراح إن أربع مركبات فضائية في الفضاء السحيق، تسمى مجتمعة حدود تحقيقات الطقس الفضائي (SWIFT)، يمكنها تسريع تحذيرات “الطقس الفضائي” بنسبة 40٪. في حين أن ثلاث مركبات فضائية سيتم تشغيلها بالوقود التقليدي، فإن الرابعة سيكون لها محرك الشراع الشمسي ما يقرب من ثلث حجم ملعب كرة القدم.
هناك حاجة إلى هذا الشراع العملاق لتثبيت المركبة الفضائية الرابعة في مدار صعب بشكل غير عادي، مما يمنحها مكانًا أقرب لمشاهدة أنشطة الشمس. لكن العلماء يؤكدون أن هذا العمل يستحق العناء: تحذيرات أسرع من هياكل البلازما القوية الشبيهة بالإعصار الخارجة من الأرض. شمس من شأنه أن يساعد بدوره في الحماية الأقمار الصناعيةوخطوط الكهرباء والبنية التحتية الحيوية الأخرى من هذه الانفجارات الشمسية.
لم يتم تمويل هذه المركبات الفضائية، ولم يتم تصميمها رسميًا، لذلك لا يوجد تقدير مؤكد حول مدى سرعة إطلاقها أو كم ستكلف. لكن الاقتراح، المبين في دراسة نشرت في مجلة مجلة الفيزياء الفلكية التي استعرضها النظراء يوم الاثنين (6 أكتوبر)، يعطي فكرة عن كيفية عملهم. (ناسا وقامت مؤسسة العلوم الوطنية بتمويل الدراسة.)
من المؤكد أن وكالات الفضاء، بما في ذلك وكالة ناسا، لديها بالفعل العديد من المركبات الفضائية لمراقبة الشمس المتمركزة لمراقبة النشاط الشمسي. تمر الشمس حاليًا بفترة نشطة جدًا في دورتها التي تبلغ 11 عامًا، مما يزيد من تكرارها التوهجات الشمسية و طرد الكتلة الإكليلية.
يمكن للانبعاث الإكليلي الذي يحمل الإلكترونات (الجسيمات المشحونة) نحو الأرض أن ينقل المزيد من طاقة الرياح الشمسية إلى الغلاف المغناطيسي (جزء من غلافنا الجوي) أَجواء) تحت شروط معينةوتقول الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).
وكتب المسؤولون أنه إذا كان تدفق الجزيئات الشمسية قويا، وإذا كان المجال المغناطيسي المحمول مع الرياح الشمسية يتدفق جنوبا وعكس المجال المغناطيسي للأرض، “فهناك نقل لمزيد من طاقة الرياح الشمسية إلى الغلاف المغناطيسي”.
يمكن للطاقة الناتجة عن هذه الرياح الشمسية أن تسبب أضرارًا إذا تفاعلت مع الأقمار الصناعية أو خطوط الكهرباء، تمامًا كما حدث في الفضاء مقاطعة كيبيك في مارس 1989خلال عاصفة شمسية أغرقت الآلاف في الظلام خلال فصل الشتاء.
إن تحسين التنبؤات يتطلب ملاحظات، لذا فإن وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأمريكية وكالة الفضاء الأوروبية لديها مركبة فضائية متمركزة في لاغرانج بوينت 1 أو L1 — مدار مستقر الجاذبية بين الأرض والشمس ويستخدم الحد الأدنى من الوقود.
ولكن كما كتبت جامعة ميشيغان، فإن هذه المركبات الفضائية لا يمكنها رؤية كل شيء: “إن الثوران الشمسي الموجه بعيدًا عن الأرض، أو مع المجالات المغناطيسية التي تشير إلى الشمال، قد يؤدي إلى قذف دوامات بمجالات مغناطيسية تشير إلى الجنوب نحو الأرض. وقد تمر هذه الأعاصير دون أن يلاحظها أحد إذا أخطأت المسابير المتمركزة في L1”.
يُطلق على الأعاصير اسم “حبال التدفق”، وتصف ميزات صغيرة يصل طولها إلى 3000 ميل (4828 كم) وعرضها يصل إلى 6 ملايين ميل (9.5 مليون كم). (للمقارنة، تبلغ المسافة بين الأرض والشمس حوالي 93 مليون ميل أو 150 مليون كيلومتر). من الصعب حتى محاكاة الأعاصير: فهي صغيرة جدًا بالنسبة لدراسات الانبعاث الإكليلي الإكليلي، ولكنها كبيرة جدًا بالنسبة لمسبارات المجالات المغناطيسية وجزيئات البلازما.
وتتضمن الدراسة الجديدة، التي وصفها الباحثون بأنها “غير مسبوقة” في حلها، عمليات محاكاة توضح كيفية ظهور الأعاصير. الشمس ترسل دائما “الرياح الشمسية“من الجسيمات المشحونة عبر النظام الشمسي، لكن قذف الانبعاث الإكليلي أسرع من ذلك.
وبينما تشق الانبعاث الإكليلي السريع طريقها نحو الرياح الشمسية الأبطأ، يمكن لموجة الجزيئات سريعة الحركة أن تدفع “كتلًا من البلازما تدور جانبًا، مثل كاسحة ثلج تقذف الثلج”، وفقًا للدراسة. بعض هذه الكتل تنهار بسرعة، لكن بعضها الآخر يستمر على شكل “أعاصير”.
وتقول الدراسة إن كوكبة المركبات الفضائية الأربع المقترحة يمكنها اكتشاف هذه الأعاصير بسرعة. ويقود العلماء من جامعة ميشيغان هذا الاقتراح، الذي من شأنه وضع الآلات الأربع في تشكيل طائر على شكل هرم. ويبلغ طول كل جانب من “الهرم” حوالي 200000 ميل (322000 كيلومتر)، وهو ما يقرب من متوسط المسافة بين الأرض والقمر.
تقترح الدراسة وضع مركبة فضائية واحدة في كل ركن من أركان قاعدة الهرم الثلاثة، والتي سيتم ترتيبها على مستوى (سطح مستو افتراضي) حول L1. المركبة الفضائية الرابعة هي حالة خاصة إلى حد ما. سيكون بمثابة “محور”، وسيقع خلف L1 ويواجه الشمس.
هذا الموقع بعد L1 غير مستقر للغاية بحيث لا يمكن للمركبة الفضائية الرابعة استخدام الوقود لتحقيق الاستقرار، لكنها يمكن أن تستخدم شراعًا شمسيًا ضخمًا من الألومنيوم يبلغ حجمه حوالي ثلث ملعب كرة قدم. ولكن هذا بافتراض نجاح المشروع السابق لمفهوم الشراع هذا، والذي يسمى Solar Cruiser. وتأمل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ووكالة ناسا (NASA) في الحصول على إطلاق مشترك لتلك المركبة الفضائية في عام 2029.
وكتبت الجامعة من الناحية النظرية، أن حجم الشراع هذا يكفي “لالتقاط ما يكفي من الفوتونات للحفاظ على موقع المركبة الفضائية، دون حرق الوقود”. وأضاف المسؤولون: “هذا التكوين سيسمح لـ SWIFT بمعرفة كيف تتغير الرياح الشمسية في طريقها إلى الأرض، ويمكن لمركزها الأقرب إلى الشمس أن يصدر تحذيرات الطقس الفضائي بشكل أسرع بنسبة 40٪”.
وشدد الفريق على مدى أهمية هذه المركبات الفضائية في العثور على الأعاصير: “تظهر محاكاتنا أن المجال المغناطيسي في هذه الدوامات يمكن أن يكون قويا بما يكفي لإثارة عاصفة مغنطيسية أرضية والتسبب في بعض المشاكل الحقيقية”، أضاف المؤلف الرئيسي تشيب مانشيستر، أستاذ أبحاث المناخ وعلوم الفضاء والهندسة في الجامعة.