يعد الفضاء مكانًا خطيرًا، خاصة عندما يتعلق الأمر بالجسيمات عالية الطاقة، ويمكن أن يشكل النشاط الشمسي المكثف تهديدًا للناس والتكنولوجيا على الأرض. ولمعالجة المخاطر المحتملة، قدمت وكالة ناسا تمويلًا بقيمة خمس سنوات لمشروع CLEAR، وهو عبارة عن برنامج CLEAR مناخ الفضاء مركز التنبؤ في جامعة ميشيغان.
الشمس ليس سوى الهدوء. سطحه يغلي عند درجة حرارة تزيد عن 10000 درجة فهرنهايت (5500 درجة مئوية)، مع مجالات كهربائية ومغناطيسية معقدة تلتف وتلتف وتغوص داخل وخارج الأعماق. هذه العلاقة المعقدة بين بلازما الشمس شديدة الحرارة ومجالاتها المغناطيسية تخلق الظروف الملائمة للعواصف الشمسية. هذه الأحداث – بما في ذلك مشاعل، الانفجارات و طرد الكتلة الإكليلية – إطلاق كميات هائلة من الطاقة في النظام الشمسي.
في بعض الأحيان تأخذ الإطلاقات شكل إشعاع نقي. في بعض الأحيان، تنطلق كتل كاملة من المادة الشمسية من السطح، وتتحرك ببطء نحو الكواكب. لكن في كثير من الأحيان، تطلق الشمس عواصف من الجسيمات الصغيرة المشحونة المعروفة باسم الجسيمات النشطة الشمسية (SEPs) — الإلكترونات و البروتونات السفر في ما يقرب من سرعة الضوء.
متعلق ب: تطلق الشمس توهجًا شمسيًا قويًا من الفئة X، مما يتسبب في انقطاع الراديو على الأرض (فيديو)
يمكن لـ SEPs أن تحزم لكمة حقًا. خلال فترات النشاط الشمسي المكثف، يمكن أن تصطدم نقاط SEP أرض، مما يطغى على مجاله المغناطيسي، بل ويخترق الغلاف الجوي، ممطرًا إشعاعًا قاتلًا على السطح. أي شيء في الفضاء معرض للخطر بشكل خاص. يمكن الحصول على الإلكترونيات مشوشة، وقد تتعرض أجهزة الاستشعار للتلف.
حدث قوي واحد يمكن أن يتجاوز جرعة الإشعاع مدى الحياة لرواد الفضاء. في الواقع، يعتبر الضرر الإشعاعي أحد أكبر العوائق التي تحول دون السفر إلى الفضاء على المدى الطويل، حيث يمكن أن تؤدي الـ SEPs إلى إتلاف الحمض النووي وتؤدي إلى السرطان – وهي مشكلة يتعين علينا حلها إذا أردنا بشرًا عاديين. البعثات إلى المريخ وما بعدها.
تتيح لهم السرعة المذهلة لـ SEPs الوصول إلى مدار الأرض في دقائق، مما يعني أنه ليس لدينا سوى القليل من التحذير عندما تكون عاصفة SEP على وشك الوصول. وإدراكًا لخطورة المشكلة، منحت وكالة ناسا مؤخرًا فريقًا من الباحثين في جامعة ميشيغان منحة مدتها خمس سنوات لبناء القمر الصناعي. مركز التميز للطقس الفضائي CLEAR، والتي ستركز على توفير تنبؤات دقيقة وفي الوقت المناسب للطقس الفضائي للتحذير من أحداث عاصفة سبتمبر.
سيجمع مركز CLEAR علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية مع مجموعة واسعة من التخصصات، بدءًا من المراقبين إلى المنظرين، لمعالجة مشكلة التنبؤ بـ SEP. وسوف يستخدمون النماذج النظرية للسطح الشمسي للتنبؤ بالوقت الذي من المحتمل أن تندلع فيه التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، التي تطلق SEPs.
يوجد حاليًا 36 نموذجًا تستخدمها مجموعات مختلفة. بعضها، الذي يعتمد كليًا على الفيزياء المعروفة، دقيق جدًا ولكن تشغيله مكلف – خاصة في الوقت الفعلي، عندما تكون كل دقيقة لها أهميتها. لذا، حتى لو تمكنا من رصد انبعاث كتلي إكليلي، فسيكون لدينا الوقت الكافي للتنبؤ بحدة عاصفة SEP بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى الأرض.
قصص ذات الصلة:
—يمكن للثقوب الموجودة في الغلاف الجوي للشمس أن تساعد في التنبؤ بالطقس الفضائي على الأرض
– توقعات الطقس الفضائي ستحصل على دفعة من المسبار الجديد على محطة الفضاء الدولية
تشير دراسة جديدة إلى أن الطقس الفضائي القاسي يعيق هجرة الطيور
أما النهج الآخر فهو استخدام خصائص أحداث العواصف الماضية للتنبؤ بموعد حدوث عاصفة جديدة. تعتبر تقنيات التعلم الآلي هذه أسرع بكثير، لأنها تستخدم خوارزميات بسيطة لتحديد ما إذا كانت الظروف المناسبة تنشأ على سطح الشمس. لكنها حاليًا أقل دقة وأقل موثوقية، نظرًا لأن الخوارزميات لا “تعرف” الفيزياء الأساسية؛ إنهم يحاولون فقط مطابقة الظروف المرصودة مع احتمالية اندلاع عاصفة سبتمبر.
ومن خلال مركز CLEAR، يأمل المتنبئون بالطقس الفضائي في الجمع بين هذين النهجين. الهدف هو بناء نماذج أسرع وأكثر كفاءة تعتمد على الفيزياء واستخدامها لتعزيز النماذج القائمة على التاريخ، مما يؤدي إلى إنشاء خط أنابيب فعال يمكنه استخدام البيانات في الوقت الفعلي من الشمس لتوفير تنبؤات سريعة ودقيقة لأحداث عاصفة SEP. ويمكن لوكالة ناسا بعد ذلك بث هذه التوقعات لتحذير مشغلي الأقمار الصناعية وبعثات رحلات الفضاء البشرية بشأن التهديد الوشيك، وبالتالي مساعدة جميع الأنشطة الفضائية على تخفيف الأضرار الناجمة عن هذه العواصف.