*O artigo foi escrito por Mojtaba Akhavan-Tafti, pesquisador científico associado de Michigan, e publicado na plataforma de conversa brasileira.
A crescente indústria espacial privada e tecnologias nas quais a sociedade depende cada vez mais das redes de eletricidade, aviação e telecomunicações, são vulneráveis à mesma ameaça: o clima espacial.
O clima espacial cobre todas as variações no ambiente espacial entre o Sol e a Terra. Um evento climático espacial comum são as ejeções da massa coronal interplanetária qualificada.
Essas ejeções são vigas de campos magnéticos e partículas que se originam no sol. Eles podem viajar a velocidades de até 2.000 quilômetros por segundo e causar tempestades geomagnéticas.
As ejeções da massa coronal do sol criam belas auroras, as luzes que às vezes podem ser vistas no céu em grandes latitudes, mas também podem interromper as operações dos satélites, desligar a grade de eletricidade e expõem astronautas a bordo das estações orbitais ou futuras missões com lunas e doses de radiação.
Sou especialista em clima heliofísico e espacial e minha equipe lidera o desenvolvimento de uma constelação de Estado de Arte Satélite chamada Swift, projetada para prever eventos espaciais potencialmente perigosos com antecedência. Nosso objetivo é prever mais precisão e com antecedência condições climáticas extremas extremas.
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Os perigos do clima espacial
Os interesses comerciais agora constituem uma grande parte da exploração espacial, com foco no turismo espacial, na construção de redes e projetos de satélite para extrair fundos da lua e asteróides da cerca.
O espaço também é um domínio crítico para operações militares. Os satélites fornecem recursos essenciais para comunicação militar, vigilância, navegação e inteligência.
À medida que países como os Estados Unidos dependem cada vez mais da infraestrutura espacial, os eventos espaciais extremos representam um risco ainda maior. Hoje, o clima espacial ameaça até US $ 2,7 bilhões em ativos mundiais.
Em setembro de 1859, o evento climático espacial mais poderoso já registrado, conhecido como evento de Carrington, causou incêndios na América do Norte e na Europa ao sobrecarregar as linhas de telégrafo. Em agosto de 1972, outro evento semelhante a Carrington quase atingiu astronautas na órbita da lua. A dose de radiação poderia ter sido fatal. Mais recentemente, em fevereiro de 2022, a SpaceX perdeu 39 de seus 49 satélites Starlink recentemente lançados devido a um evento climático espacial moderado.
Monitores climáticos do espaço atual
Os serviços meteorológicos espaciais dependem amplamente dos satélites que monitoram o vento solar, que consiste em linhas de campo magnéticas e partículas do sol e comunicam suas observações de volta à Terra. Os cientistas podem comparar essas observações com os registros históricos para prever o clima espacial e explorar como a Terra pode responder às mudanças observadas no vento solar.
O campo magnético da Terra protege naturalmente os seres vivos e satélites na órbita terrestre da maioria dos efeitos climáticos do espaço adverso. No entanto, eventos espaciais extremos podem comprimir, ou, em alguns casos, “casca”, o escudo magnético da Terra.
Esse processo permite que as partículas de vento solar entrem em nosso ambiente protegido, magnetosfera, que expõe satélites e astronautas a bordo das estações espaciais a condições adversas.
A maioria dos satélites que monitoram continuamente o clima espacial da terra que orbita relativamente perto do planeta. Alguns satélites são colocados na baixa órbita da Terra, a cerca de 161 quilômetros na superfície, enquanto outros estão em órbita de Geosinchon, a aproximadamente 40.000 km de distância.
Nessas distâncias, os satélites permanecem dentro do escudo magnético protetor da Terra e podem medir com segurança a resposta do planeta às condições climáticas espaciais. Mas, para estudar mais diretamente o vento solar que chega, os pesquisadores usam satélites adicionais localizados mais, até centenas de milhares de quilômetros da Terra.
Os Estados Unidos, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Índia operam satélites de monitoramento climático espacial colocados em torno do ponto L1 L1 de So, uma região de espaço para cerca de 1,45 milhão de quilômetros da Terra, onde as forças gravitacionais do Sol e nosso planeta são equilibradas. A partir desse ponto estratégico, esses satélites de monitoramento meteorológico do clima espacial podem fornecer até 40 minutos de aviso prévio para eventos solares iminentes.
Aviso
Aumentar o tempo de alerta além de 40 minutos (tempo de notificação atual) ajudaria os operadores de satélite, planejadores de redes elétricas, diretores de vôo, astronautas e oficiais da Força Espacial a se prepararem melhor para eventos climáticos extremos.
Por exemplo, durante tempestades geomagnéticas, a atmosfera é aquecida e expandida, aumentando o arrasto nos satélites na baixa órbita da Terra. Com um aviso anterior suficiente, os operadores podem atualizar seus cálculos de arrasto para impedir que os satélites caiam e queimem na atmosfera durante esses eventos. Com os cálculos de arrasto atualizados, os operadores de satélite podem usar sistemas de propulsão de satélite para manobrar -os a uma órbita mais alta.
As companhias aéreas podem mudar suas rotas para evitar a exposição de passageiros e funcionários em doses de alta radiação durante tempestades geomagnéticas. E futuros astronautas ao longo do caminho ou trabalhando na lua ou em Marte, que não têm proteção contra essas partículas, podem ser alertados com antecedência para se proteger.
Os amantes de Aurras também gostariam de ter mais tempo para chegar aos seus destinos favoritos para observação.
Limite de pesquisa climática espacial
Minha equipe e eu desenvolvemos uma nova constelação de satélites climáticos espaciais, chamado Limite de Pesquisa Climática Espacial (Fronteira de pesquisa meteorológica espacialou rápido no original em inglês). Swift colocará um monitor climático espacial pela primeira vez além do ponto L1, 2,1 milhões de quilômetros da Terra. Essa distância permitiria aos cientistas informar os tomadores de decisão sobre qualquer evento climático espacial que afete a terra até quase 60 minutos antes de sua chegada.
Os satélites com sistemas tradicionais de propulsão química e elétrica não podem manter uma órbita nesse local, mais longe da Terra e mais perto do Sol, por um longo tempo. Isso ocorre porque eles precisariam de combustível continuamente para neutralizar a atração gravitacional do sol.
Para resolver esse problema, nossa equipe passou décadas projetando e desenvolvendo um novo sistema de propulsão. Nossa solução foi projetada para acessar uma distância mais próxima do sol do que o ponto L1 tradicional e operar de maneira confiável por mais de uma década, aproveitando uma característica abundante e confiável: a luz solar.
Swift usaria um sistema de propulsão sem combustível chamado Solar Sail para alcançar sua órbita. Uma vela solar é uma superfície reflexiva fina, como cabelos, simulando um espelho muito fino, que se estende por aproximadamente um terço da área de um campo de futebol. Ela é capaz de equilibrar a força das partículas da luz solar, que afastam -se, com a seriedade do sol, que a empurra para dentro.
Enquanto um veleiro aproveita o apoio criado pelo vento que sopra em suas velas curvas para se mover pela água, uma vela solar usa o impulso de fótons da luz solar, refletida em sua grande vela brilhante, para aumentar um navio no espaço. Tanto o veleiro quanto a vela solar exploram a transferência de energia de seus respectivos ambientes para gerar movimento sem depender dos propulsores tradicionais.
Uma vela solar poderia permitir que Swift insira uma órbita SUB1 instável sem o risco de ficar sem combustível.
A NASA lançou com sucesso sua primeira vela solar em 2010. Essa demonstração no espaço, chamada NanosAil-D2, tinha uma vela de 107 pés (10 m²) e foi colocada na baixa órbita da Terra. Nesse mesmo ano, a Agência Espacial Japonesa (JAXA) lançou uma missão com uma vela solar maior, Ikaros, que implantou uma vela de 196 m² no vento solar e venus orbitou com sucesso.
A Sociedade Planetária e a NASA continuaram seu projeto lançando duas velas na baixa órbita da Terra: Lighttsil, com uma área de 32 pés² (32 m²) e o sistema avançado de velas solares compostas, com uma área de 860 pés (80 m²).
A missão de navegação solar do equipamento Swift, Solar Cruiser, estará equipado com uma vela muito maior: terá uma área de 17.793 pés quadrados (1.653 m²) e será lançado em 2029. Discoac com sucesso um quadrante de vela na terra no início do ano passado.
Para transportá -lo para o espaço, o equipamento dobrará firmemente e firmemente a vela dentro de um pequeno recipiente. O maior desafio a ser superado será desenvolver a vela uma vez no espaço e usá -la para realizar o satélite ao longo de sua trajetória orbital.
Se você tiver sucesso, o Solar Cruiser procurará a constelação de quatro satélites rápidos. A constelação incluiria um satélite equipado com propulsão de navegação, que seria colocada em uma órbita além de L1 e três satélites menores com propulsão química na órbita no ponto L1.
Os satélites serão estacionados indefinidamente no ponto L1 e além, coletando dados em vento solar sem interrupção. Cada um dos quatro satélites pode ver o vento solar de diferentes lugares, ajudando os cientistas a prever como ele pode evoluir antes de chegar à terra.
Como a vida moderna depende cada vez mais da infraestrutura espacial, continuando a investir na previsão do clima espacial pode proteger as tecnologias espaciais e terrestres.
