«Σκοπός» στο σημείο Λαγκράντζ-5 για έγκαιρη προειδοποίηση ηλιακών καταιγίδων

Στις 30 Αυγούστου, εκτινάχθηκε μια μεγάλη στεμματική εκπομπή μάζας (ΣΜΕ) από τον Ήλιο, προς την κατεύθυνση της Αφροδίτης. Δυο μέρες αργότερα, ενώ η διαστημοσυσκευή «Solar Orbiter» πλησίαζε την Αφροδίτη, για να λάβει την τρίτη κατά σειρά ώθηση βαρυτικής έλξης, ώστε να προσαρμόσει τη διαδρομή της, ανταλλάσσοντας ενέργεια με τον πλανήτη, χτυπήθηκε από το ρεύμα σωματιδίων. Το σκάφος δεν έπαθε ζημιά, επειδή είναι κατασκευασμένο ακριβώς για να αντέχει σε τέτοιες «καταιγίδες» και μάλιστα να κάνει πλήθος μετρήσεων, όταν αυτές συμβαίνουν. Η Αφροδίτη, βέβαια, δεν βγαίνει ανέπαφη από τα χτυπήματα του Ήλιου, καθώς έχει διαπιστωθεί ότι οι στεμματικές εκπομπές μάζας διαβρώνουν την ατμόσφαιρά της, αφαιρώντας λίγο – λίγο αέρια απ’ αυτήν, καθώς τη σαρώνουν. Τα πλούσια δεδομένα, που έστειλε στη Γη το «Solar Orbiter», για την «καταιγίδα», έδειξαν πόσο αναντικατάστατες είναι οι επιτόπου μετρήσεις για το φαινόμενο στον διαστημικό χώρο, μακριά από οποιαδήποτε αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ατμόσφαιρα.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της διαστημοσυσκευής «Vigil» (κάτω αριστερά), που θα βρίσκεται σε κατάλληλη θέση (σημείο Λαγκράντζ-5), για να δει έγκαιρα τον διαστημικό καιρό που έρχεται. Μπροστά από το μαγνητικό πεδίο της Γης, διακρίνεται η απεικόνιση του διαστημικού παρατηρητηρίου SOHO (στο σημείο Λαγκράντζ-1)

Το «Solar Orbiter» έχει διανύσει το πρώτο τέταρτο της δεκαετούς αποστολής του να παρατηρήσει τον Ήλιο από κοντά και ειδικότερα τις πολικές του περιοχές, που καμιά διαστημοσυσκευή δεν έχει καταγράψει λεπτομερειακά και για αρκετό χρόνο. Το τρίτο πέρασμα κοντά στην Αφροδίτη έγινε σε ελάχιστο υψόμετρο 6.500 χιλιομέτρων από την επιφάνεια των νεφών του πλανήτη, δηλαδή 12.500 χλμ. από το κέντρο του. Αρα πέρασε πάνω από την επιφάνεια της Αφροδίτης σε απόσταση όση η ακτίνα της Γης. Η τροχιά που ακολούθησε ήταν κατάλληλα σχεδιασμένη, όσον αφορά τη γωνία και την ταχύτητα προσέγγισης, ώστε να φέρει το σκάφος πιο κοντά στον Ήλιο από ποτέ. Μέσω των ωθήσεων (ή επιβραδύνσεων) βαρυτικής έλξης, τα διαστημικά σκάφη μπορούν να κάνουν διαδρομές, για τις οποίες αλλιώς θα χρειάζονταν μεγάλες ποσότητες καυσίμων. Όταν το «Solar Orbiter» ξαναπλησιάσει τον Ηλιο, θα βρεθεί 4,5 εκατ. χλμ. πιο κοντά του, σε σχέση με το προηγούμενο πέρασμα.

Σχετικιστικές ταχύτητες

Τα σωματίδια που κατέγραψε το «Solar Orbiter», κυρίως πρωτόνια και ηλεκτρόνια, αλλά και ιονισμένα άτομα ηλίου, εκπέμπονται συνεχώς από τον Ηλιο. Όταν εκδηλωθούν μεγάλες ηλιακές εκλάμψεις, ή στεμματικές εκπομπές πλάσματος, τα σωματίδια αυτά επιταχύνονται σε σχετικιστικές ταχύτητες (κοντά στην ταχύτητα του φωτός). Είναι ακριβώς αυτά τα σωματίδια που αποτελούν τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τους αστροναύτες, αλλά και για κάθε διαστημοσυσκευή. Η συλλογή πληροφοριών, που θα οδηγήσουν σε βαθύτερη κατανόηση των στεμματικών εκπομπών μάζας, αποτελεί σημαντικό μέρος της αποστολής του «Solar Orbiter», με απώτερο στόχο την πρόβλεψη του διαστημικού καιρού και την προστασία της Γης από τα ηλιακά ξεσπάσματα. Προστασία με την έννοια της καλύτερης προετοιμασίας, καθώς είναι αδύνατο να παρεμποδιστούν, για να μην πλήξουν τη Γη.

Η άλως από τη μεγάλη στεμματική εκπομπή μάζας στο τέλος του Αυγούστου, όπως καταγράφηκε από το διαστημικό ηλιακό παρατηρητήριο SOHO

Ωστόσο, η πρόσφατη ΣΜΕ έδειξε χαρακτηριστικά μια δυσκολία των παρατηρήσεων του διαστημικού καιρού. Όταν εκδηλώνονται οι ΣΜΕ, είτε κατευθύνονται προς τη Γη, είτε προς ακριβώς την αντίθετη κατεύθυνση, τότε διαστημικά παρατηρητήρια, όπως η διαστημοσυσκευή SOHO (SOlar Heliospheric Observatory), καταγράφουν μια χαρακτηριστική άλω, που εξαπλώνεται από την επιφάνεια του Ηλιου. Όμως, όταν η παρατήρηση γίνεται από σημείο πάνω στην ευθεία Ηλιου – Γης, είναι πολύ δύσκολο να καταλάβει κανείς αν η εκτίναξη υλικού έγινε προς τη Γη, ή μακριά από αυτή. Το SOHO βρίσκεται στο σημείο Λαγκράντζ-1, δηλαδή 1,5 εκατ. χλμ. μακριά από τη Γη, ακριβώς πάνω σε αυτήν την ευθεία. Η πρόσφατη ΣΜΕ κατευθυνόταν προς την αντίθετη κατεύθυνση της Γης, εκεί που εκείνη την περίοδο βρισκόταν η Αφροδίτη.

Προκεχωρημένο φυλάκιο

Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, ο ευρωπαϊκός ESA και η αμερικανική NASA, μετά το SOHO, ετοιμάζονται μέσα στην επόμενη τριετία να εκτοξεύσουν τη διαστημοσυσκευή «Vigil» (σκοπός, φρουρός, από τη λατινική ονομασία vigilis exceptus). Το σκάφος «Vigil» θα τοποθετηθεί στο σημείο Λαγκράντζ-5, που βρίσκεται προς τη μεριά που βλέπει καλύτερα την πλευρά του Ηλιου, η οποία καθώς το άστρο περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, έρχεται αργότερα αντιμέτωπη με τη Γη. Από αυτό το …προκεχωρημένο φυλάκιο, το «Vigil» θα είναι σε θέση να εντοπίσει έγκαιρα τα πρόδρομα φαινόμενα των ηλιακών εκλάμψεων και των ΣΜΕ, όπως οι μεγάλες ηλιακές κηλίδες και να στείλει σήμα στη Γη, πολύ πριν φτάσει στον πλανήτη το ρεύμα σωματιδίων. Το σημείο Λαγκράντζ-5 απέχει 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα τόσο από τον Ηλιο, όσο και από τη Γη και μαζί με το συμμετρικό σημείο Λαγκράντζ-4 αποτελούν ευσταθή σημεία ισορροπίας. Δηλαδή διαστημοσυσκευές που θα σταματήσουν σε αυτά, δεν χρειάζεται να καταναλώνουν καθόλου Ενέργεια, ώστε να παραμένουν εκεί (εννοείται κινούμενες μαζί με τη Γη γύρω από τον Ηλιο, μαζί με τον Ηλιο μέσα στον Γαλαξία κ.ο.κ.). Τα άλλα τρία σημεία Λαγκράντζ (στην ευθεία Γης – Ηλιου) εμφανίζουν ασταθή ισορροπία και γι΄ αυτό τα σκάφη που βρίσκονται σ’ αυτά, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο «Webb» στο Λαγκράντζ-2, χρειάζεται να καταναλώνουν λίγα καύσιμα, ώστε να παραμένουν σε τροχιά γύρω από το σημείο ασταθούς ισορροπίας.

Τα πέντε σημεία Λαγκράντζ Ηλιου και Γης

Η έγκαιρη προειδοποίηση για τις ηλιακές καταιγίδες είναι σημαντική, τόσο ενόψει των επανδρωμένων πτήσεων στη Σελήνη και των σχεδιαζόμενων διαπλανητικών πτήσεων (προς τον Αρη), αλλά και για την προστασία – όσο αυτό είναι δυνατό – των δορυφόρων που περιφέρονται γύρω από τη Γη (ενδεχομένως με έγκαιρη διακοπή λειτουργίας τους πριν από την αιχμή του φαινομένου). Ταυτόχρονα, είναι χρήσιμη και για την προστασία των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας στη Γη, που μπορεί να υπερφορτωθούν από μια ισχυρή γεωμαγνητική καταιγίδα, όπως έχει γίνει στο παρελθόν, με χαρακτηριστικό το εννιάωρο μπλακάουτ στο Κεμπέκ του Καναδά, το 1989. Στις 15 Φλεβάρη του 2022, το «Solar Orbiter» κατέγραψε τη μεγαλύτερη ηλιακή έκλαμψη που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Η ΣΜΕ που τη συνόδεψε κατά τύχη κατευθύνθηκε επίσης προς την αντίθετη ως προς τη Γη πλευρά, όπως και η ΣΜΕ της 30ής Αυγούστου. Η τύχη μας ευνόησε σε αυτές τις περιπτώσεις. Ομως ο διαστημικός καιρός είναι απρόβλεπτος και η πρώτη καθαρά «μετεωρολογική» διαστημοσυσκευή «Vigil», θα βοηθήσει να αποφευχθούν δυσάρεστες εκπλήξεις από το άστρο μας.

Η μεγαλύτερη ηλιακή έκλαμψη που καταγράφηκε ποτέ σε ενιαία απεικόνιση μαζί με το δίσκο του Ηλιου. Η φωτογραφία τραβήχτηκε με τα προηγμένα όργανα του «Solar Orbiter», στις 15/2/2022. Τα περισσότερα ηλιακά παρατηρητήρια, γήινα και διαστημικά, κρύβουν τον δίσκο του Ηλιου, ώστε η λάμψη του να μην σκεπάζει τις εκλάμψεις

Επιμέλεια: Σταύρος Ξενικουδάκης
Ριζοσπάστης
Πηγές: www.esa.int, www.nasa.gov