Космическая погода,
характеризующая состояние системы Солнце-Земля, и в более узком смысле
состояние околоземного космического пространства, все заметнее дает о себе
знать, оказывая воздействие на современные космические технологии и наземные энергосистемы.
После того как в 1989 году вызванная активностью Солнца магнитная
буря на несколько часов вывела из строя энергосистему штата Квебек в Канаде, и
заметным образом нарушила функционирование группировки космических аппаратов,
активность Солнца и ее воздействие на Землю были взяты под строгий контроль,
который основан на непрерывных наблюдениях Солнца космическими и наземными
средствами. Наблюдения и прогнозирование солнечной активности и космической
погоды стали неотъемлемой частью системы безопасности для человеческой
деятельности на Земле и в космосе. Научно-технический подкомитет Комитета по
мирному использованию космического пространства ООН на своих заседаниях
регулярно рассматривает вопросы космической погоды и разработку мер по минимизации
ущербов от её воздействий в рамках программы «Долгосрочная устойчивость
космической деятельности».
Космическую стихию в
виде солнечных вспышек, выбросов солнечной массы, повышенных потоков энергичных
частиц, рентгеновского и ультрафиолетового излучения Солнца нельзя
предотвратить, как ураганы и землетрясения на Земле. Это «Земное эхо солнечных
бурь», как писал в своей книге А.Л. Чижевский, влияет на многие земные
процессы, и сегодня в эпоху космических технологий и мощных энергосистем
вопросы изучения и прогнозирования космической погоды с целью минимизации
связанных с нею рисков составляет одну из актуальных проблем солнечно-земной
физики, на решение которой направлены усилия ученых.
Прогнозирование
солнечной активности, как основного источника космической погоды, как и
прогнозирование самой космической погоды, это необходимое условие упреждения
возможных рисков и принятия мер по минимизации этих рисков. Например,
предупреждение о солнечных вспышках, приводящих к повышенной радиации, позволит
космонавтам заблаговременно укрыться в защищенной от радиации камере.
В Институте земного
магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской
академии наук (ИЗМИРАН) с 1998 года работает Центр прогнозов космической погоды
(Центр прогнозов КП) – гелиогеофизическая служба, в которой результаты
фундаментальных исследований по проблемам солнечно-земной физики на практике
используются для ежедневного прогнозирования различных параметров космической
погоды на различные сроки упреждения, а также для оперативного обеспечения
этими прогнозами заинтересованных потребителей и заказчиков, среди которых
наиболее значимое место занимают Центр управления космическими полетами (ЦУП АО
«ЦНИИмаш») и другие предприятия Госкорпорации «Роскосмос». Такое сочетание фундаментальных
и прикладных аспектов в работе Центра позволяет развивать наиболее
востребованные направления фундаментальных исследований в этой области, а также
решать наиболее актуальные проблемы, порождаемые влиянием космической погоды на
космическую деятельность.
Солнце испытывает
11-летний цикл солнечной активности, и сегодня мы находимся на фазе роста
25 солнечного цикла, которая характеризуется возрастанием числа и мощности
солнечных активных явлений, непрерывно воздействующих на околоземное космическое
пространство (ОКП). Даже в периоды минимума солнечного цикла Солнце не бывает
спокойным, и иногда незначительные по мощности солнечные явления могут
приводить к сильным последствиям на Земле. В связи с этим только непрерывные
наблюдения за Солнцем способны обеспечить достоверные прогнозы и контроль
состояния ОКП, столь необходимые для снижения дорогостоящих рисков и исключения
нештатных ситуаций.
В Центре прогнозов КП
ИЗМИРАН в ежедневном оперативном режиме с использованием всех доступных
космических и наземных данных о солнечной активности разрабатывается и
передается потребителям информация о прогнозном состоянии космической погоды на
периоды от нескольких часов до нескольких месяцев, а по отдельным запросам – на
более длительные сроки. Такая информация, в частности, является необходимыми
входными данными для моделей ионосферы и верхней атмосферы Земли, используемых
в различных ведомствах для оценки торможения МКС, низкоорбитальных космических
аппаратов и для других целей.
В рамках
сотрудничества с АО «ЦНИИмаш», головной организацией Госкорпорации
«Роскосмос», Центр прогнозов КП ИЗМИРАН является сегментом автоматизированной
системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом
пространстве (АСПОС ОКП) и ведет непрерывное дежурство, обеспечивая расчеты и
прогнозы параметров солнечной и геомагнитной активности, необходимые для
функционирования системы. Ведется сбор, обработка, систематизация и хранение
информации о космической погоде, которая используется, в частности, для анализа
аварийных ситуаций в космосе, связанных, например, с воздействием космической
радиации на электронику спутников.
Рабочее место
оперативно-технической группы Центра прогнозов космической погоды ИЗМИРАН.
Активность Солнца недостаточно предсказуема и одна из важнейших задач Центра
прогнозов КП состоит в выдаче предупреждений о резких изменениях основных
параметров космической погоды, что не всегда удается в силу недостаточной
изученности солнечной активности и солнечно-земных связей. Работа в этом
направлении требует как детальных и непрерывных наблюдений самого Солнца, так и
локальных измерений в межпланетной и околоземной среде – в солнечном ветре, магнитосфере
и ионосфере Земли.
Оперативные прогнозы
космической погоды особенно важны для обеспечения безопасности при запусках
ракет-носителей, и такие оперативные прогнозы гелиогеофизической обстановки в
режиме службы ежедневно выполняются Центром (ИЗМИРАН) применительно к пускам и
выведению ракет-носителей с транспортными пилотируемыми кораблями «Союз-МС» и
«Прогресс-МС» в рамках программы полета и эксплуатации Международной
космической станции.
Научные и прикладные
аспекты прогнозирования солнечной активности и космической погоды будут
подробно обсуждаться на Симпозиуме «Физические основы прогнозирования
гелиогеофизических процессов и событий («ПРОГНОЗ-2023», https://forecast2023.izmiran.ru),
который проводит ИЗМИРАН 29-31 мая 2023 года в связи с 120-летием основателя и
первого директора ИЗМИРАН Николая Васильевича Пушкова.
Источник: ИЗМИРАН им.
Н.В. Пушкова.