Μια πρώτη του είδους της άσκηση «επιτραπέζιας» μελέτης διαστημικού καιρού αποκάλυψε σημαντικές αδυναμίες στην ετοιμότητα της Αμερικής για σοβαρές ηλιακές καταιγίδες.

Τον Μάιο του 2024, συμμετέχοντες που εκπροσωπούσαν τοπικές και εθνικές κυβερνητικές υπηρεσίες συγκεντρώθηκαν στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής (APL) του Johns Hopkins στο Laurel του Μέριλαντ και σε μια εγκατάσταση της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Διαχείρισης Εκτάκτων Αναγκών (FEMA) στο Ντένβερ του Κολοράντο, για να μάθουν πόσο έτοιμοι ήταν για μια μεγάλη ηλιακή καταιγίδα . Τα αποτελέσματα της μοναδικής άσκησης που διεξήγαγαν δημοσιεύθηκαν πρόσφατα σε μια νέα έκθεση.

Η άσκηση, η οποία διήρκεσε δύο ημέρες, έβαλε τους συμμετέχοντες να προσποιηθούν ότι ο ήλιος εξέπεμψε αρκετές γιγάντιες στεμματικές μαζικές εκτινάξεις (CME), οι οποίες κατευθύνονταν προς τη Γη. Οι CME είναι εκρήξεις ισχυρά μαγνητισμένου πλάσματος από την ανώτερη ατμόσφαιρα του ήλιου, το στέμμα. Αυτά τα γιγάντια νέφη φορτισμένων σωματιδίων χρειάζονται αρκετές ημέρες για να φτάσουν στη Γη, αλλά όταν φτάσουν, μπορούν να προκαλέσουν χάος στο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη και στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Οι γεωμαγνητικές καταιγίδες που προκαλούνται από αυτές τις αλληλεπιδράσεις μπορούν να προκαλέσουν διακοπές ρεύματος, να διαταράξουν τα σήματα των δορυφόρων και να προκαλέσουν ζημιές στα ηλεκτρονικά των δορυφόρων. Μπορούν επίσης να εκθέσουν τους αστροναύτες στο διάστημα σε υψηλές δόσεις ακτινοβολίας. Αν και οι υπερισχυρές γεωμαγνητικές καταιγίδες χτυπούν μόνο μία φορά κάθε λίγες δεκαετίες, η διαταραχή που μπορούν να προκαλέσουν στην κοινωνία μας που εξαρτάται από την τεχνολογία είναι σημαντική. Ωστόσο, οι συμμετέχοντες στην άσκηση, η οποία διοργανώθηκε από το Κέντρο Έρευνας και Επιχειρήσεων Διαστημικού Καιρού (SWORM) και το Εθνικό Συμβούλιο Επιστήμης και Τεχνολογίας (NSTC), διαπίστωσαν ότι η έλλειψη πρωτοκόλλων επικοινωνίας και οι ανεπαρκείς μετρήσεις από το διάστημα και στο έδαφος εμποδίζουν την αποτελεσματική αντιμετώπιση τέτοιων περιστατικών.

Το σενάριο που εξερευνήθηκε στην άσκηση ζητούσε από τους συμμετέχοντες να ταξιδέψουν στο χρόνο μέχρι τον Ιανουάριο του 2028. Η αποστολή Artemis 4 της NASA βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη με δύο αστροναύτες και οι δύο συνάδελφοί τους μόλις προσγειώθηκαν στην επιφάνεια. Ταυτόχρονα, μια γιγάντια ηλιακή κηλίδα έχει αναδυθεί στην επιφάνεια του Ήλιου και έχει στείλει αρκετές εκλάμψεις και CME προς την κατεύθυνση της Γης.

Η άσκηση ενημέρωσε τους συμμετέχοντες για τους σημαντικούς περιορισμούς των τρεχουσών δυνατοτήτων πρόγνωσης του διαστημικού καιρού, σύμφωνα με την έκθεση , η οποία δημοσιεύθηκε από την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA) στα μέσα Απριλίου.

Καθώς οι υποθετικές CME πλησίαζαν τον πλανήτη, οι συμμετέχοντες συνειδητοποίησαν ότι η έλλειψη μετρήσεων εμπόδιζε την ακριβή μοντελοποίηση και πρόβλεψη των επιπτώσεων, γεγονός που με τη σειρά του περιέπλεκε την αποτελεσματική λήψη αποφάσεων.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα, όπως συνειδητοποίησαν οι συμμετέχοντες, ήταν το γεγονός ότι, παρόλο που μια CME χρειάζεται έως και τρεις ημέρες για να φτάσει στον πλανήτη, το εύρος της επίδρασής της εξαρτάται από τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου στο πλάσμα που μεταφέρει.

Όταν συγκρούονται αντίθετοι πόλοι, ακολουθεί μια τεράστια ανταλλαγή ενέργειας που μπορεί να προκαλέσει χάος στη Γη και σε τροχιά. Ο προσανατολισμός του μαγνητικού πεδίου του εισερχόμενου νέφους, ωστόσο, είναι γνωστός μόνο περίπου 30 λεπτά πριν από το χτύπημα του CME, όταν το νέφος περνάει από το Σημείο Lagrange 1 Ήλιου-Γης, ένα βαρυτικά σταθερό σημείο περίπου 930.000 μίλια (1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα) από τη Γη, όπου βρίσκονται αρκετά διαστημόπλοια παρατήρησης του ήλιου.

Η έκθεση υπογραμμίζει την ανάγκη ανάπτυξης περισσότερων δορυφόρων για τη βελτίωση της «ικανότητας των μετεωρολόγων να προβλέπουν γεγονότα, να ενισχύουν τη συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, να βελτιώνουν τα μοντέλα πρόβλεψης και να παρέχουν έγκαιρες προειδοποιήσεις».

Στο υποθετικό σενάριο, η ακολουθία ισχυρών εκρήξεων οδήγησε σε εκτεταμένες διακοπές ρεύματος, διακοπή της δορυφορικής και ραδιοεπικοινωνίας και υποβάθμιση των υπηρεσιών εντοπισμού θέσης, πλοήγησης και χρονισμού GPS. Σε μια πραγματική κατάσταση, οι κύριες επιπτώσεις θα οδηγούσαν σε σοβαρές διαταραχές σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της αεροπορίας, της αντιμετώπισης καταστάσεων έκτακτης ανάγκης και της υγειονομικής περίθαλψης, καθώς τα νοσοκομεία θα έπρεπε να βασίζονται σε εφεδρικές γεννήτριες ενέργειας για ημέρες.

Στο διάστημα, οι δορυφόροι παρέκκλιναν από τις τροχιές τους λόγω των αλλαγών στην πυκνότητα του αέρα που προκλήθηκαν από την ξαφνική θέρμανση που προκλήθηκε από τις ενεργειακές διεργασίες. Ως αποτέλεσμα, οι δορυφορικοί ιχνηλάτες στο έδαφος δεν ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τις θέσεις των δορυφόρων και να προσδιορίσουν τον κίνδυνο σύγκρουσης. Οι ειδικοί της NASA, ταυτόχρονα, προσπαθούσαν να προσδιορίσουν τον κίνδυνο για τους αστροναύτες και να αποφασίσουν για μέτρα έκτακτης ανάγκης.

Καθώς η υποθετική ηλιακή καταιγίδα επιδεινώθηκε, οι συμμετέχοντες στην άσκηση γρήγορα κατακλύστηκαν από πληροφορίες. Η έκθεση συνέστησε στις κυβερνητικές αρχές να αναπτύξουν πρότυπα επικοινωνίας και ανταλλαγής μηνυμάτων όπως αυτά που χρησιμοποιούνται σε άλλες καταστάσεις φυσικών καταστροφών, όπως οι τυφώνες. Οι συμμετέχοντες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι κυβερνητικές υπηρεσίες σε όλους τους τομείς πρέπει να συνεργαστούν για να προετοιμαστούν για σημαντικά διαστημικά καιρικά φαινόμενα.

Συμπτωματικά, η άσκηση πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονα με την καταιγίδα Gannon, την ισχυρότερη ηλιακή καταιγίδα των τελευταίων 20 ετών, πράγμα που σήμαινε ότι πολλά από τα προβλήματα που μελετήθηκαν μπορούσαν, σε μικρότερη κλίμακα, να επαληθευτούν στην πράξη.

Η καταιγίδα Gannon χτύπησε τη Γη στις 10 Μαΐου 2024 και πυροδότησε μια μαζική μετανάστευση δορυφόρων που κατέστησε την τροχιά της Γης επικίνδυνη για μέρες. Προκάλεσε επίσης τοπικές διακοπές ρεύματος και εκτεταμένες διακοπές στις ραδιοεπικοινωνίες και τις δορυφορικές επικοινωνίες. Ωστόσο, η καταιγίδα Gannon δεν ήταν ούτε κατά διάνοια τόσο ισχυρή όσο η πιο ενεργητική ηλιακή καταιγίδα που έχει σημειωθεί στην καταγεγραμμένη ιστορία – το Γεγονός Carrington του 1859 .

Δεδομένου ότι ο τρέχων ηλιακός κύκλος μόλις έχει φτάσει στο αποκορύφωμά του, οι επιστήμονες ανησυχούν ότι “περισσότερο ηλιακό δράμα επίκειται τα επόμενα χρόνια“.