SpaceX je 4. veljače u sklopu internetskog projekta Starlink lansirao 49 satelita, samo da bi većinu njih izgubio svega nekoliko dana kasnije. Razlog za havariju koja je kompaniju koštala više od 50 milijuna dolara velika je geomagnetska oluja koju je uzrokovalo Sunce.

Geomagnetske oluje nastaju kad svemirsko vrijeme pogađa i vrši interakciju sa Zemljom. Svemirsko vrijeme stvaraju promjene unutar Sunca izbacujući elektrone, protone i druge čestice u svemir. U trenu u kojem svemirsko vrijeme stigne do Zemlje ono pokreće niz složenih procesa koji mogu uzrokovati probleme svemu što se nalazi u orbiti. Inženjeri diljem svijeta rade na razumijevanju ovih rizika i razvoju tehnologija koje će satelitske sustave u jednom trenu moći i zaštititi.

Koji je uzrok svemirskog vremena?

Sunce u svemir neprestano izbacuje određenu količinu nabijenih čestica - riječ je o pojavi koju zovemo solarni vjetar. Solarni vjetar također nosi svoje magnetsko polje. Lokalizirane promjene na Suncu mogu uzrokovati intenzivne usmjerene izboje. Ako se Zemlja pronađe na njihovom putu, nastat će geomagnetska oluja, objašnjava The Next Web.

Dva najčešća uzroka geomagnetskih oluja su koronalni izbačaj mase (eksplozije plazme na Sunčevoj površini) i solarni vjetar koji 'bježi' kroz koronalne rupe (mjesta na kojima je vanjska atmosfera Sunca vrlo tanka). Brzina kojom plazma dolazi do Zemlje igra vrlo veliku ulogu - što je brža, to je geomagnetska oluja snažnija. 'Obični' solarni vjetar putuje brzinom od 1.448.406 kilometara na sat, a jaki solarni vjetrovi idu do pet puta brže.

Najsnažnija geomagnetska oluja u poznatoj povijesti dogodila se u rujnu 1895., kad je velika količina čestica pogodila Zemlju i uzrokovala električne izboje u telegrafskim žicama te su oni doslovno protresli operatere za uređajima, a u ekstremnim slučajevima zapalili su opremu za telegrafiju. U slučaju da geomagnetska oluja ovakve veličine pogodi Zemlju, mogla bi uzrokovati štetu od oko dva bilijuna dolara.

Magnetski štit

Zemlju od solarnih vjetrova štiti magnetosfera. Riječ je o području koje okružuje Zemlju te je puno plazme sačinjene od elektrona i iona. Kad solarni vjetar udari u magnetosferu, on na nju prenosi masu, energiju i zamah, no u slučaju jakih oluja magnetosfera se može previše napuniti i prenijeti dio energije u gornje dijelove atmosfere - u blizini polova. Preusmjeravanje energije na polove rezultira fantastičnim aurorama te u isto vrijeme gornju atmosferu čini vrlo opasnom za svemirske letjelice.

Geomagnetske oluje mogu ugroziti satelite na nekoliko načina. Nakon što atmosfera apsorbira energiju magnetske oluje ona se zagrijava i širi gore. Ova ekspanzija podiže gustoću termosfere, sloja atmosfere koji doseže od 80 kilometara do 1000 kilometara visine. Veća gustoća znači više trenja, a više trenja znači to da se satelitima ne piše dobro.

Ova je situacija dovela do uništenja SpaceX-ovih satelita. Starlinkovi sateliti koje u orbitu dovozi raketa Falcon 9 nalaze se u niskoj orbiti, odnosno između 100 i 200 kilometara visine. Sateliti koriste ugrađene motore kako bi polako nadvladali silu gravitacije te se podigli na visinu od 550 kilometara. Zadnja skupina satelita susrela se s geomagnetskom olujom dok su još bili u niskoj orbiti. Njihovi motori nisu mogli nadvladati povećano trenje te su polako počeli usporavati i padati prema Zemlji.

Trenje je samo jedna od opasnosti koje vrebaju letjelice u orbiti. Povećan broj elektrona visoke energije u magnetosferi uzrokuje više elektrona i na oklopu letjelice i, što je još gore, u njezinoj elektronici. Rezultat nakupljanja elektrona mali je udar munje koji može uništiti električne krugove. Još jedan velik problem je i radijacija jer može uzrokovati softverske greške i poremećaje u elektroničkom sustavu. Ako se nešto kritično pokvari, satelit bi se mogao ugasiti. Male greške su, doduše, vrlo česte i popravljive, no potpuni kvarovi, premda rijetki, i dalje su mogući.

Za kraj, tu su i radiovalovi. Mnoge komunikacijske tehnologije, poput GPS-a, ovise o radiovalovima. Atmosfera uvijek mijenja radiovalove, što znači da inženjeri moraju računati na distorziju pri samom sastavljanju opreme. Tijekom geomagnetskih oluja, doduše, promjene u atmosferi mogu promijeniti distorziju te uzrokovati pogrešna očitanja, s obzirom na to da su uređaji prilagođeni za drugačije uvjete. U slučaju geomagnetskih oluja, primjerice, teško je loviti GPS signale koji redovito imaju grešku od nekoliko metara. Za mnoge industrije, poput zrakoplovstva, moreplovstva, robotike, transporta, geokulture i vojske, greške u GPS-u uzrokuju velike probleme.

Kako se zaštititi?

Sateliti su vrlo važni za suvremeni svijet, što znači da je vrlo važno otkriti učinkovite načine na koje ih zaštititi. Neki od rizika mogu se smanjiti štićenjem elektronike od radijacije ili razvojem materijala otpornih na nju. Nažalost, štitovi ne pomažu u slučaju moćnijih geomagnetskih oluja.

Mogućnost preciznog predviđanja oluja mogla bi omogućiti preliminarnu zaštitu satelita i ostalih letjelica gašenjem osjetljive elektronike ili okretanjem satelita na 'zaštićeniju' stranu. Ipak, dok modeliranje i predviđanje geomagnetskih oluja napreduje, projekcije su vrlo često pogrešne. Upravo je zato upozorenje National Oceanic and Atmospheric Administrationa da će na dan lansiranja Starlinkovih satelita vjerojatno biti oluje kompanija na koncu - ignorirala.