Slnečná búrka môže paralyzovať civilizáciu. Vedci navrhli systém na ochranu Zeme, ktorý by vyniesli do vesmíru stovky ton materiálu

Zemské počasie predpovedáme s niekoľkodňovým predstihom, ale to, čo sa deje vo vesmíre, nás dokáže zastihnúť nepripravených. Slnko životu na Zemi prospeje, no rovnako dobre môže spustiť udalosti s ničivými následkami.

Hrozby zo Slnka prichádzajú v rôznych podobách. Slnečná erupcia vysiela elektromagnetické žiarenie, ktoré dorazí k Zemi asi za osem minút a dokáže narušiť rádiovú komunikáciu. Závažnejšie dôsledky môže mať výron koronálnej hmoty, skrátene CME – oblak plazmy a magnetického poľa vypudený zo slnečnej koróny. Keď sa vydá smerom k Zemi, cestu zvládne za desiatky hodín až niekoľko dní a jeho dopad sa prejaví ako geomagnetická búrka.

Závislosť modernej spoločnosti od satelitov je oveľa hlbšia, ako si väčšina ľudí uvedomuje. Satelitné systémy GPS neposkytujú len navigáciu. Ich časové signály riadia synchronizáciu telekomunikačných sietí, elektrizačných sústav aj finančných transakcií. Krátky výpadok síce automaticky nevypne internet, ale dlhšie narušenie by ochromilo všetky služby, ktoré potrebujú presný čas alebo polohovú informáciu.

Konkrétny dôkaz priniesla geomagnetická búrka z mája 2024, nazvaná Gannonova búrka. V čase jarného siatia zasiahla americké poľnohospodárske oblasti a znížila presnosť satelitného navádzania práve vtedy, keď sa siali kukurice. Moderné sejačky a traktory sa opierajú o satelitné navádzanie, ktoré im pomáha udržiavať priame riadky a vyhnúť sa opakovanému prechodu cez tú istú časť pola.

Rozladenie signálu prinútilo časť techniky zastaviť alebo pracovať nepresne. Následná ekonomická analýza vyčíslila straty pestovateľov kukurice na americkom Stredozápade v rozmedzí od zhruba 69,6 milióna do 1,7 miliardy dolárov. Suma presahujúca 500 miliónov dolárov, ktorá sa objavuje v médiách, vychádza z jedného konkrétneho modelového scenára a nepredstavuje presne zmerané škody.

Súvisí s tým

Izraelská zbrojovka Rafael predstavila elektromagnetický ochranný štít pre drony: STORM SHIELD im dovolí prežiť aj v ťažko rušenom prostredí

Májová búrka patrila k najvýraznejším geomagnetickým udalostiam za posledné dekády, no ani zďaleka nešlo o najhorší možný prípad.

Príchod CME vieme dnes sledovať a s určitým predstihom naň upozorniť. Satelity možno vybaviť odolnejšou elektronikou, prepnúť do ochranného režimu a prevádzkovatelia sietí môžu prispôsobiť chod energetickej sústavy. Samotnej geomagnetickej búrke však zatiaľ nedokážeme zabrániť ani ju nijako zmierniť.

Nápad: vyslať do vesmíru plazmu, ktorá búrku oslabí

Výskumník Brian Walsh z Boston University a jeho tím vypracovali návrh systému, ktorý by obmedzil množstvo energie vnikajúcej do magnetosféry. Projekt nesie názov StormWall.

Základ tvorí šesť družíc umiestnených na geosynchrónnej obežnej dráhe. Každá by mala na palube zásobník s materiálom – báriom, lítiom, sodíkom alebo vápnikom. Pri varovaní pred blížiacou sa búrkou by družice tento materiál rozptýlili do priestoru, kde by ho slnečné žiarenie ionizovalo a premenilo na plazmu.

Tá by za zhruba 30 minút až tri hodiny dorazila k dennej strane magnetopauzy – čiže k tej časti hranice magnetosféry, ktorá smeruje k Slnku. StormWall by nezbudoval žiadnu pevnú bariéru ani by nezastavil mrak plazmy vyvrhnutý zo Slnka. Jeho efekt by spočíval v oslabení procesu magnetic reconnection, ktorým slnečný vietor odovzdáva energiu do magnetosféry. Do zemského systému by tak preniklo menej energie a búrka by mala miernejší charakter.

Vedci svoj nápad overili počítačovou simuláciou Gannonovej búrky. Šesť modelových satelitov počas 14 hodín kontinuálne uvoľňovalo materiál tempom 1,27 kilogramu za sekundu na každú družicu. Jeden takýto zásah by spotreboval asi 384 ton materiálu. Keď sa k tomu priráta hmotnosť zásobníkov a samotných družíc, celková hmotnosť sústavy vychádza na zhruba 436 ton.

Výsledky štúdie hovorili jasnou rečou. Počas vrcholu simulovanej búrky klesol jeden z meraných ukazovateľov geomagnetickej aktivity o viac ako 84 % a ďalší o zhruba 61 %. Na základe toho autori predpokladajú, že systém by dokázal znížiť intenzitu silnej geomagnetickej búrky na polovicu alebo aj menej.

Takéto oslabenie by mohlo chrániť elektrické vedenia a transformátory pred prúdmi, ktoré ich inak preťažia a poškodia. Je však dôležité zdôrazniť, že ide výlučne o výsledok počítačového modelu. StormWall zatiaľ nebol zostavený ani otestovaný v mierke, pri ktorej by ovplyvnil celú magnetosféru.

Uvoľňovanie bária či lítia vo vesmíre má istú históriu. Menšie experimenty potvrdili, že z týchto prvkov možno plazmu vytvoriť a sledovať. Ako by sa ale systém správal pri vypúšťaní stoviek ton materiálu počas skutočnej silnej búrky, to zatiaľ nevieme.

Jedno použitie a zásoby sú preč

Základnou prekážkou celého projektu je jeho rozsah. Transport viac ako 400 ton nákladu na geosynchrónnu obežnú dráhu by si vyžadoval niekoľko štartov najvýkonnejších dostupných rakiet.

Na druhej strane, extrémna geomagnetická búrka by mohla napáchať oveľa väčšie škody. Štúdia uvádza odhady, podľa ktorých udalosť s pravdepodobnosťou výskytu zhruba raz za storočie môže poškodiť elektrické siete za 2,4 až 3,4 bilióna dolárov – a to bez započítania škôd na satelitoch, v komunikácii či leteckej doprave.

StormWall má aj zásadný praktický nedostatok. Akonáhle by systém vyčerpal zásoby materiálu, stratil by schopnosť chrániť Zem a súčasný návrh nepočíta s možnosťou ich doplnenia. Vedci preto skúmajú alternatívy – pulzné dávkovanie, zmenu obežnej dráhy alebo spôsoby, ako potrebné množstvo materiálu zredukovať približne na polovicu.

Rozptýlený materiál by podľa predpokladov neostal vo vesmíre natrvalo. Po ionizácii by splynul s plazmou a Walsh uvádza, že prirodzené procesy v magnetosfére by ho odviedli preč zhruba do šiestich hodín. Otvorené však zostávajú otázky týkajúce sa chemických a fyzikálnych účinkov vypustenia takého objemu látok.

StormWall dnes existuje ako fyzikálny návrh podložený simuláciou, nie ako funkčný obranný systém. Keby sa projekt niekedy dostal do reality, okrem rakiet a fyziky by bolo nevyhnutné dosiahnuť aj medzinárodnú zhodu o financovaní, správe a zodpovednosti za jeho nasadenie.