Методы солнечной геоинженерии часто рассматриваются как спорное, последнее средство в условиях ускоряющегося климатического кризиса. Обычно они направлены на охлаждение планеты. Однако команда ученых из Бостонского университета недавно предложила совершенно иной подход: создать химический щит вокруг магнитного поля Земли для защиты от мощнейших солнечных бурь.
Экономические риски космической погоды
В ходе моделирования исследователь Бостонского университета Брайан Уолш и его коллеги обнаружили, что разработанная ими система под названием StormWall способна вдвое снизить интенсивность геомагнитной бури. В статье, опубликованной в журнале «Космическая погода» (Space Weather), они объясняют, как StormWall может предотвратить экономическую катастрофу, вызванную экстремальными явлениями космической погоды.
Защита инфраструктуры Земли от Солнца
Солнечные бури обычно вызываются массивными и непредсказуемыми корональными выбросами массы (КВМ) – огромными извержениями плазмы и магнитных полей, которые выбрасывают энергию в Солнечную систему.
Как отмечают Уолш и его коллеги в своей работе, сильные солнечные бури могут иметь разрушительные экономические последствия. Они способны нарушать радиосвязь и даже выводить из строя электронику как в космосе, так и на Земле.
Например, в мае 2024 года мощная солнечная буря нарушила работу систем GPS (глобального позиционирования), используемых для точного наведения сельскохозяйственной техники. Это обошлось фермерам США примерно в 500 миллионов долларов.
В 2021 году Сангита Абду Джьоти, специалист по информатике из Калифорнийского университета в Ирвайне, не участвовавшая в новом исследовании, подсчитала, что «сверхмощная солнечная буря» может вызвать глобальный сбой интернета, что будет обходиться экономике США более чем в 7 миллиардов долларов в день.
Прогнозы исследователей из Бостонского университета подтверждают эти опасения. В их работе утверждается, что масштабная геомагнитная буря, происходящая раз в столетие, может привести к затратам на ремонт электросетей, превышающим 2,4 триллиона долларов.
Возникает вопрос: как нечто, что исторически оказывало лишь относительно незначительное влияние на мировую экономику, может спровоцировать столь разрушительные последствия? Дело в том, что экстремальные солнечные бури редки, но не настолько, чтобы их игнорировать. Последняя действительно крупная солнечная буря, известная как Событие Кэррингтона, произошла в 1859 году. По мнению некоторых экспертов, похожее явление давно назрело.
Сегодня мировая экономика неразрывно связана с электронными системами и как никогда зависит от космической инфраструктуры. Например, каждая электронная финансовая транзакция полагается на временную метку, передаваемую на Землю через спутник.
StormWall: новый подход к солнечной защите
Предложение Уолша и его коллег по системе StormWall предусматривает запуск шести космических аппаратов на геостационарную орбиту, где они будут синхронно вращаться с Землей. С этой позиции аппараты будут выпускать газ, состоящий из ионизирующего материала, к краю магнитного поля Земли.
Исследователи предложили использовать щелочной химический элемент, такой как барий или литий. При высвобождении солнечная радиация будет отрывать электроны от этих материалов, создавая электрический заряд, который насытит атмосферу плазмой.
В ходе моделирования команда обнаружила, что образовавшаяся «погодная стена» временно укрепит защитные силы планеты и отклонит потенциально опасные явления космической погоды. По сути, плазма будет нарушать поток энергии и отталкивать любые космические воздействия от нашей планеты.
Важно отметить, что эти материалы не будут возвращаться на Землю, что устраняет опасения, связанные с другими геоинженерными проектами. По словам Уолша, материал «уходит по естественным «трассам» из системы; магнитосфера выводит его в течение примерно 6 часов».
Однако такой короткий срок действия имеет и обратную сторону, поскольку, вероятно, потребуются более дорогостоящие запуски для поддержания эффективности StormWall.
Команда Уолша рассматривает эту проблему в своей работе. Как и в любом космическом проекте, масса полезной нагрузки и стоимость могут стать серьезным препятствием для реализации. Шесть космических аппаратов StormWall должны будут нести на себе материал, эквивалентный содержимому примерно дюжины автоцистерн.
В своей статье исследователи отмечают, что «общая требуемая масса полезной нагрузки для вывода на орбиту находится в пределах технологических возможностей человечества в ближайшем будущем».
По их расчетам, для доставки необходимого объема материалов в космос потребуется шесть запусков корабля Starship компании SpaceX. Однако исследователи отмечают, что SpaceX еще не публиковала официальные данные о максимальной грузоподъемности на геосинхронную орбиту.
Уолш и его команда также изучают способы снижения затрат, например, путем выхода на геосинхронную переходную орбиту и медленного высвобождения материалов для увеличения срока действия StormWall. В конечном итоге, по мнению ученых, их метод может дать человечеству некоторый контроль над непредсказуемыми и мощными вспышками на Солнце.
«Долгое время считалось, что космос огромен, Солнце массивно, и мы можем лишь принимать то, что оно нам даёт. Но мы обнаружили, что можем влиять на эти процессы», — пояснил Уолш.
Шесть запусков Starship для одной миссии будут стоить недешево. Однако, если сопоставить эти расходы с потенциально катастрофическим экономическим сценарием, инвестиции могут оказаться оправданными.