«Если такое произойдёт, хороших решений не будет. Цель будет заключаться в том, чтобы сохранить спутник и максимально ограничить ущерб», — говорит Томас Ормстон, заместитель руководителя полётами Sentinel-1D. Эта кампания включала в себя редкую для отдела космической погоды ЕКА активацию Центра космической безопасности, открытого в 2022 году в рамках растущей приверженности ЕКА обеспечению безопасности в космосе. Отдел ЕКА по борьбе с космическим мусором и руководители полётов других миссий ЕКА на околоземной орбите также присоединились к учениям, чтобы повысить реалистичность, смоделировать взаимодействие между миссиями и координацию. Попасть под удар rogue wave Время 22:20, и всё идёт по плану. После успешного запуска и отделения спутник-контрольный пункт ожидает получения сигнала. Через несколько минут в спутник-контрольный пункт поступает зашумлённая передача. Что-то не так. Космический аппарат, как и другие на орбите, подвергся воздействию солнечной вспышки. Эта электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света, достигла нашей планеты всего через восемь минут после того, как вырвалась из недр Солнца. Команда симуляторов смоделировала мощную вспышку класса X45 с интенсивным рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, которое выводит из строя радиолокационные системы, средства связи и данные отслеживания. Функции навигации Galileo и GPS сейчас отключены, а наземные станции, особенно в полярных регионах, потеряли возможность отслеживания из-за пиковых уровней радиации.

Видео взрыва на Солнце во время солнечной бури в канун Хэллоуина в 2003 году, снятое прибором EIT на борту спутника SOHO Европейского космического агентства и Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства. Снежно-белые линии на изображениях соответствуют насыщению детекторов камеры из-за воздействия высокоэнергетических частиц, испускаемых активной областью Солнца. ----------------- Мгновение спустя на Землю обрушивается вторая волна, на этот раз состоящая из высокоэнергетических частиц, включая протоны, электроны и альфа-частицы. Этим частицам, разогнанным почти до скорости света, потребовалось от 10 до 20 минут, чтобы достичь нашей планеты. Они начинают выводить из строя бортовую электронику, вызывая переполюсовку и потенциальные необратимые сбои. «Солнечная вспышка застала членов команды врасплох. Но как только они взяли себя в руки, то поняли, что начался обратный отсчёт. В ближайшие 10–18 часов произойдёт корональный выброс массы, и им нужно было подготовиться к этому», — говорит Густаво Бальдо Карвальо, ведущий специалист по моделированию Sentinel-1D.

Учения имитировали последствия катастрофической солнечной бури для работы спутников, чтобы проверить способность команды реагировать без спутниковой навигации и в условиях серьёзных электронных помех. ----------- Езда на CME Через 15 часов после солнечной вспышки началась третья и самая разрушительная фаза: массивный корональный выброс массы — горячая плазма из заряженных частиц — со скоростью до 2000 км/с достиг Земли и вызвал катастрофическую геомагнитную бурю.

На земле красивые полярные сияния были видны вплоть до Сицилии, в то время как шторм вывел из строя электросеть и вызвал разрушительные скачки напряжения в длинных металлических конструкциях, таких как линии электропередачи и трубопроводы. В космосе спутники тоже столкнулись с трудностями. Из-за шторма атмосфера Земли уплотнилась, что увеличило сопротивление спутников на низкой околоземной орбите и вывело их за пределы привычных траекторий. Диспетчеры миссии получили множество предупреждений о столкновении с космическим мусором и другими космическими аппаратами. «Если случится такой шторм, сопротивление спутника может увеличиться на 400 % из-за локальных пиков плотности атмосферы. Это не только повышает риск столкновения, но и сокращает срок службы спутников из-за повышенного расхода топлива для компенсации снижения орбиты», — говорит Хорхе Амайя, координатор моделирования космической погоды в ЕКА. «Событие такого масштаба значительно ухудшит качество данных о сближении, что усложнит интерпретацию прогнозов столкновений, поскольку вероятности будут быстро меняться. В таких условиях принятие решений становится сложной задачей в условиях значительной неопределённости, когда манёвр уклонения для снижения риска одного потенциального столкновения может немного увеличить риск другого», — объясняет Ян Симински из отдела космического мусора ЕКА.

Уровень радиации также повысился, что привело к повреждению электроники и материалов. Единичные сбои стали происходить ещё чаще, что привело к ухудшению работы систем и сокращению срока их службы. Качество сигналов GNSS ещё больше ухудшилось, звёздные трекеры перестали работать, а зарядка аккумуляторов только усугубила хаос. «Огромный поток энергии, исходящий от Солнца, может нанести ущерб всем нашим спутникам на орбите. Спутники на низкой околоземной орбите, как правило, лучше защищены от космических опасностей нашей атмосферой и магнитным полем, но взрыв такого масштаба, как событие Кэррингтона, не оставит в безопасности ни один космический аппарат», — говорит Хорхе. Подготовка к «Большому» «Это учение дало нам возможность расширить имитационную тренировочную кампанию и привлечь к участию множество других заинтересованных сторон в Европейском центре оперативного управления, охватывая все типы миссий и оперативных групп. Проведение учений в контролируемой среде позволило нам получить ценные сведения о том, как лучше планировать, действовать и реагировать в случае возникновения подобных ситуаций. Главный вывод заключается в том, что вопрос не в том, произойдет это, а в том, когда это произойдет», — говорит Густаво.

Центр космической безопасности ЕКА сыграл ключевую роль в этих учениях и является важнейшим элементом системы обеспечения готовности Европы к экстремальным солнечным бурям. Моделирование позволит получить важную информацию для создания общеевропейских служб мониторинга космической погоды, что поможет усовершенствовать процедуры и повысить устойчивость.

«Моделирование последствий такого события похоже на прогнозирование последствий пандемии: мы ощутим их реальное влияние на наше общество только после того, как произойдет событие, но мы должны быть готовы и иметь план действий на случай непредвиденных обстоятельств. Это упражнение стало первой возможностью смоделировать такое масштабное событие и включить реакцию отдела космической погоды ЕКА в повседневную работу ЕКА», — говорит Хорхе. «Масштаб и разнообразие последствий довели нас и наши системы до предела, но команда справилась с задачей, и это показало нам, что если мы можем справиться с этим, то сможем справиться с любой реальной непредвиденной ситуацией», — заключает Томас. Инфраструктура будущего Помимо проверки устойчивости к космической погоде в ходе операций, подобные симуляции подчёркивают острую необходимость в улучшении способности Европы прогнозировать события, связанные с космической погодой. В рамках программы ЕКА по обеспечению безопасности в космосе разрабатывается распределённая система датчиков космической погоды (Distributed Space Weather Sensor System, D3S). Эта серия спутников для мониторинга космической погоды и полезной нагрузки на борту будет отслеживать различные параметры космической погоды вокруг Земли и станет уникальным источником данных, готовых защитить граждан Европы и критически важную инфраструктуру.

Вдали от Земли миссия Vigil Европейского космического агентства станет первопроходцем в революционном подходе к наблюдению за «обратной» стороной Солнца из точки Лагранжа 5, что позволит постоянно получать информацию о солнечной активности. Аппарат Vigil, который будет запущен в 2031 году, сможет обнаруживать потенциально опасные солнечные явления до того, как они станут видны с Земли. Это позволит нам заранее узнать об их особенностях и даст бесценное время для защиты космических аппаратов и наземной инфраструктуры.