Sztuczne zaćmienia pomogą w badaniu burz słonecznych

W tym tygodniu nowe nagrania z europejskiego demonstratora oraz koncepcja misji pod przewodnictwem Wielkiej Brytanii nakreśliły bliską przyszłość obserwacji Słońca: sztuczne zaćmienia w przestrzeni kosmicznej, które pozwolą naukowcom obserwować zewnętrzną atmosferę Słońca w długim, stabilnym świetle. 21 stycznia 2026 r. Europejska Agencja Kosmiczna udostępniła film poklatkowy z misji Proba‑3 – pary satelitów lecących w ciasnej formacji w celu stworzenia pięciogodzinnego sztucznego zaćmienia – pokazujący trzy spektakularne erupcje plazmy. Dwa dni później naukowcy stojący za koncepcją o nazwie Mesom opublikowali studium wykonalności, w którym zaproponowali wykorzystanie Księżyca jako naturalnej przesłony (okultora), aby zasłaniać jasną tarczę słoneczną na niemal godzinę, miesiąc po miesiącu.

Dlaczego przesłonięcie Słońca jest kluczem do zrozumienia burz

Korona słoneczna, rozproszone halo plazmy o temperaturze milionów stopni, jest miejscem narodzin najniebezpieczniejszych zjawisk pogody kosmicznej: koronalnych wyrzutów masy (CME), które wyrzucają zmagnetyzowaną plazmę w przestrzeń kosmiczną i mogą zakłócać pracę satelitów, GPS, sieci energetycznych oraz łączności na Ziemi. Korona jest słabo widoczna w porównaniu z oślepiającym blaskiem fotosfery (widzialnej powierzchni Słońca), więc aby szczegółowo zbadać koronę, obserwatorzy muszą usunąć ten blask. Całkowite zaćmienia Słońca na Ziemi robią to naturalnie, ale krótko i w sposób nieprzewidywalny; koronografy – teleskopy z wewnętrznymi dyskami blokującymi fotosferę – odtwarzają ten efekt elektronicznie, ale mają ograniczenia w kwestii tego, jak blisko Słońca mogą wiarygodnie obrazować.

Oba podejścia pozostawiają bez odpowiedzi pytania o to, jak pola magnetyczne w niskiej koronie tworzą i uwalniają CME, a także o długotrwały paradoks grzania korony: dlaczego korona jest setki razy gorętsza niż powierzchnia Słońca. Lepsze, dłuższe i mające wyższą rozdzielczość widoki wewnętrznej korony zasiliłyby modele fizyczne i znacząco poprawiły zdolność prognozowania zdarzeń, które mogą kosztować od milionów do miliardów dolarów, gdy uderzą w kluczowe systemy na Ziemi.

Proba‑3: demonstracja koncepcji lotu w formacji

Mesom: wykorzystanie Księżyca jako idealnej przesłony

Mesom (Moon‑enabled Sun Occultation Mission) przyjmuje inne podejście. Zamiast polegać na rozmieszczonym dysku przesłaniającym lub dwóch satelitach lecących w formacji, Mesom proponuje umieszczenie małego satelity naukowego w stałym cieniu rzucanym przez Księżyc, widzianym ze starannie dobranej orbity. Ponieważ Księżyc jest niemal kulisty i nie posiada atmosfery rozpraszającej światło, stanowi niemal idealną naturalną przesłonę. Koncepcja, prowadzona przez zespoły z Mullard Space Science Laboratory na University College London wraz z partnerami z Surrey Space Centre i innych instytucji, zakłada, że okultacja księżycowa może zapewnić ciągłe, czyste obserwacje wewnętrznej korony aż do chromosfery w oknach obserwacyjnych trwających do 48 minut – znacznie dłużej niż jakiekolwiek zaćmienie naziemne.

Co mogą przynieść nowe dane

Dłuższy i czystszy dostęp do niskiej korony pomógłby zrozumieć, jak pola magnetyczne splatają się i ulegają rekoneksji, uwalniając zgromadzoną energię w postaci rozbłysków i CME. Obserwacje sięgające chromosfery – warstwy między fotosferą a koroną, gdzie zachodzi duża część fizyki inicjacji CME – mogłyby powiązać mapy magnetyczne powierzchni z ewoluującymi pętlami koronalnymi i zdarzeniami erupcyjnymi. To z kolei poprawiłoby dane fizyczne wprowadzane do operacyjnych modeli pogody kosmicznej, z których korzystają operatorzy satelitów, firmy energetyczne i planiści lotnictwa.

Istnieją ku temu praktyczne powody. Historyczne wydarzenia, takie jak awaria zasilania w Quebecu w 1989 roku czy wydarzenie Carringtona z 1859 roku, przypominają nam, jak podatna jest nowoczesna infrastruktura. Nowsze epizody z lat 2024 i 2025 doprowadziły do utraty wysokości przez satelity i awarii GPS, generując znaczne koszty ekonomiczne. Lepsze prognozowanie oparte na bezpośrednich obserwacjach narodzin CME pozwoliłoby na wcześniejsze podjęcie środków ochronnych: zmianę orientacji satelitów, wyłączanie transformatorów i ostrzeganie operatorów o konieczności modyfikacji krytycznych działań.

Przeszkody techniczne i programowe

Zarówno lot w formacji, jak i okultacja księżycowa niosą ze sobą wyzwania inżynieryjne. Proba‑3 zależy od wzajemnego pozycjonowania z dokładnością do centymetra i ścisłej kontroli światła rozproszonego wewnątrz koronografu; jej sukces demonstruje tę technikę, ale skalowanie misji do pełnych operacji naukowych wymaga większych ładunków, dłuższego czasu trwania misji oraz solidnej, autonomicznej kontroli. Mesom musi sprostać wyzwaniu precyzyjnego zaprojektowania orbity: znalezienia powtarzalnych okien w złożonej dynamice układu Słońce-Ziemia-Księżyc, które pozwolą na stabilną okultację przy jednoczesnym zapewnieniu zasilania, kontroli termicznej i łączności.

Zarządzanie termiczne w pobliżu Słońca, osłona przed promieniowaniem, precyzyjne naprowadzanie i przepustowość łącza w dół to kwestie niebagatelne. Zwolennicy Mesom twierdzą, że problemy te są rozwiązywalne w ramach budżetu dla małych satelitów (small-sat), jeśli misja zostanie starannie zaprojektowana i zrealizowana w partnerstwie międzynarodowym. Koncepcja została już przedłożona Europejskiej Agencji Kosmicznej do rozważenia jako przyszła misja w latach 30. XXI wieku, ale kwestie finansowania, dojrzałości technicznej i integracji z innymi obserwatoriami pozostają do rozstrzygnięcia.

Komplementarne podejścia w całej flocie słonecznej

Mesom i Proba‑3 nie zastąpiłyby innych zasobów słonecznych, lecz by je uzupełniały. Misje takie jak Parker Solar Probe (NASA) i Solar Orbiter (ESA) badają środowisko w pobliżu Słońca z różnych punktów obserwacyjnych; naziemne teleskopy, takie jak Daniel K. Inouye Solar Telescope, zapewniają ultra-wysoką rozdzielczość fotosfery i chromosfery; instrumenty zamontowane na platformach na niskiej orbicie okołoziemskiej (na przykład CODEX na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej) dodają kolejne tryby pomiarowe. Naukowcy twierdzą, że połączenie danych z tych platform, zwłaszcza z przedłużonymi widokami wewnętrznej korony o jakości zaćmienia, pozwoli przełamać obecne ograniczenia.

Niedawne zdjęcia z misji Proba‑3 dały przedsmak tego, co mogą ujawnić rozszerzone, czyste widoki; Mesom obiecuje o rząd wielkości więcej czasu na tych krytycznych wysokościach. Jeśli misja okultacji księżycowej zostanie sfinansowana i zbudowana, może ona odmienić sposób, w jaki fizycy badają inicjację CME i problem grzania korony, a także zapewnić operatorom na Ziemi lepsze ostrzeżenia przed zakłóceniami pogody kosmicznej. Droga przed nami wymaga starannej inżynierii, współpracy międzynarodowej i trwałych inwestycji, ale potencjalna korzyść – ochrona nowoczesnej infrastruktury przed rzadkimi, lecz katastrofalnymi burzami słonecznymi – jest oczywista.

Źródła

• Surrey Space Centre (University of Surrey) – studium wykonalności Mesom
• UCL Mullard Space Science Laboratory – główna instytucja i materiały projektowe Mesom
• Europejska Agencja Kosmiczna – misja Proba‑3 i demonstracje koronografu
• UK Space Agency – finansowanie studium wykonalności dla Mesom
• NASA – kontekst misji Parker Solar Probe i CODEX
• Daniel K. Inouye Solar Telescope (instytucje partnerskie narodowego obserwatorium słonecznego)