Учёные предложили космический щит от солнечных бурь
Группа исследователей из Бостонского университета предложила схему временной защиты Земли от экстремальной космической погоды. Проект StormWall предполагает выброс ионизируемого вещества к границе магнитосферы, где оно должно образовать плазменное облако и ослабить воздействие мощной солнечной бури. По расчётам авторов работы, опубликованной в журнале Space Weather, система может примерно вдвое снизить интенсивность геомагнитных возмущений.
Речь идёт не о постоянной системе, а о краткоживущем барьере, который включают под конкретную угрозу. Источник риска известен давно. Корональные выбросы массы несут плазму и магнитные поля от Солнца и при удачном для них направлении бьют по спутникам, связи, навигации и энергосетям. В мае 2024 года сильная буря в США нарушила работу GPS на сельхозтехнике, а потери фермеров, по приведённой авторами оценке, достигли примерно $500 млн.
StormWall выглядит как попытка перейти от наблюдения к активной защите. Сейчас государства и космические агентства в основном вкладываются в раннее предупреждение. Для этого работают аппараты вроде DSCOVR у NOAA и NASA, а Европейское космическое агентство готовит миссию Vigil для постоянного мониторинга Солнца с другой точки обзора. StormWall предлагает следующий шаг, хотя до инженерной реализации здесь ещё далеко.
Как должен работать StormWall
Согласно концепции, шесть аппаратов выводят на геостационарную орбиту. Затем они выбрасывают к границе магнитосферы вещество вроде бария или лития. Под действием солнечного излучения атомы теряют электроны, формируется плазма, а она должна временно усилить магнитную защиту Земли и затруднить передачу энергии от солнечной бури в околоземное пространство.
Авторы подчёркивают, что плазменное облако не остаётся надолго. По словам руководителя исследования Брайана Уолша, магнитосфера очищается от него примерно за шесть часов, а вещество не возвращается в атмосферу. Это снижает экологические риски, но одновременно создаёт практическую проблему. Для длительной защиты в случае серии выбросов потребуются новые миссии.
- 6 аппаратов на геостационарной орбите
- барий или литий как источник плазмы
- около 6 часов работы одного плазменного экрана
- ослабление геомагнитных возмущений примерно в 2 раза
- не менее 6 запусков Starship по оценке авторов
Главное ограничение здесь не физика процесса, а логистика. Для работы системы нужно доставить объём вещества, сопоставимый примерно с двенадцатью автоцистернами. Авторы считают, что такую массу можно было бы отправить шестью пусками Starship компании SpaceX. Это допущение выглядит смелым: реальные возможности ракеты по выводу тяжёлых грузов именно на геостационарную орбиту SpaceX ещё не подтвердила на практике.
В статье рассматривают и более экономные варианты. Один из них предполагает использование переходной геостационарной орбиты и более медленное высвобождение вещества, чтобы растянуть время действия барьера. Иными словами, исследователи пытаются уменьшить не только массу разового запуска, но и частоту повторных миссий. Для космического проекта это почти всегда самое дорогое место.
История вопроса
Опасность экстремальных солнечных бурь давно перестала быть чисто академической темой. В 1989 году геомагнитная буря вывела из строя энергосистему Hydro-Québec, и часть канадской провинции Квебек осталась без электричества примерно на девять часов. Тогда зависимость экономики от спутниковой связи, облаков и цифровой логистики была заметно ниже, чем сейчас.
Космическая инфраструктура уязвима не меньше наземной. В феврале 2022 года SpaceX потеряла 38 из 49 спутников Starlink, запущенных на низкую орбиту, после геомагнитной бури, которая увеличила сопротивление верхних слоёв атмосферы. Этот эпизод показал, что даже сравнительно умеренное событие способно быстро превратить серийный запуск в дорогое списание.
Историческим эталоном по-прежнему остаётся событие Кэррингтона 1859 года, крупнейшая зафиксированная солнечная буря. Тогда телеграфная техника искрила и работала с перебоями. В современной системе с центрами обработки данных, спутниковой навигацией, авиасообщением и высоковольтными сетями последствия были бы несоизмеримо дороже. Авторы StormWall оценивают ущерб для энергосистем при событии такого класса более чем в $2,4 трлн.
На этом фоне идея активной защиты выглядит логичным продолжением систем прогноза, даже если до неё годы испытаний. Следующий шаг для StormWall очевиден: из теоретической модели проекту нужен хотя бы малый орбитальный эксперимент с измеримым эффектом. Без этого расчёт про шесть запусков Starship останется красивой строкой в смете, а не планом миссии.
