Přepólování magnetického pole Země. Mýty a fakta (5)

?Mechanismus, který nás během přepólování magnetického pole planety ochrání před škodlivým zářením, byl popsán v jednom z minulých blogů... (délka blogu 5 min.)

Zjednodušeně - sluneční vítr vytvoří interakcí s vrchní částí atmosféry (ionosférou) náhradní magnetické pole. Zatímco bude povrch Země tímto polem chráněn, bude samozřejmě situace satelitů na oběžné dráze úplně jiná. 

Ionosféra

… je část atmosféry Země. Obsahuje velké množství iontů a volných elektronů. Začíná nad mezosférou ve výšce kolem 80 km. Největší hustotu elektronů vykazuje ve výšce kolem 300 km. Na své horní hranici přechází do meziplanetárního prostoru.

Satelity krouží po oběžné dráze Země v různých výškách. Některé z nich (bohužel to budou právě velice důležité systémy) se budou nacházet nad nově vzniklým náhradním magnetickým polem.

Patří k nim například dnešní geostacionární satelity, které slouží ke komunikaci. Ty krouží kolem Země ve vzdálenosti zhruba 36 000 km. Dnešní magnetické pole to dovoluje - jeho vnější hranice leží ve vzdálenosti přibližně 60 000 km nad zemským povrchem. 

To se v budoucnosti změní. Krátce před přepólováním naše magnetické pole zeslábne a na kratší dobu zmizí úplně. 

Už dnes máme poměrně dobrou představu, co se pak stane s našimi satelity. 

Registrujeme totiž různé změny v intenzitě slunečního větru a jejich následky. Silný sluneční vítr deformuje ochrannou magnetosféru, takže se už dnes mohou satelity ocitnout v oblasti, kde je magnetické pole chrání jen nedostatečně. 

Ocitají se pak v proudu nabitých částic, přicházejících od Slunce. Satelit se díky nim nabíjí statickou elektřinou. Následují výboje, které pak mohou zničit jednotlivé komponenty družic. 

Kladně nabité protony mohou navíc proniknout do nitra přístrojů, kde poškozují elektroniku a řídící počítače tím, že vyvolávají bitové chyby a někdy i zkraty. 

Známe případy výpadků přenosu dat například u GPS satelitů. Jindy byly poškozeny solární panely. Japonsko muselo dokonce odepsat jeden ze svých pozorovacích satelitů. V roce 1994 byl zaregistrován totální výpadek kanadského satelitu ANIK, v roce 1997 Telstar 401.

Možná jste už někdy slyšeli o tzv. Carringtonově události. Ta se udála v roce 1859. Silná magnetická bouře tehdy vyřadila na několik dní z provozu celou telegrafickou síť … na povrchu naší planety. Kdysi byla síť telegrafů jedinou technologií, která mohla utrpět škody. Dnes by byly škody při jevu takového rozsahu samozřejmě daleko větší. Osud satelitů by byl během takové události zpečetěn. 

Řešení

Lidstvo bude mít samozřejmě dost času, aby se připravilo a na oběžnou dráhu vyslalo přístroje, které budou mimořádně dobře chráněné. 

Už dnes umí vědci zkonstruovat budou muset mít lepší ochranu než satelity, které se pohybují v daleko silnějších magnetických polích - v polích obřích planet jako Saturn nebo Jupiter. Tam jim hrozí daleko intenzivnější poškození. 

Satelity ostatně nejsou v bezpečí ani v dnešních podmínkách. V roce 1996 musely být například počítače vesmírného Hubbleova teleskopu resetovány hned několikrát. Také sonda Cassini, která obíhala Saturn, měla v roce 2006 podobný osud. Poškodily se některé kontrolní moduly a dokonce i záznamník dat. Snímky, které sonda poslala na Zemi, v sobě měly chyby. 

Řešením pro podobné problémy jsou různé matematické procesy, které pomáhají odstranit bitové chyby. Mají romantická jména jako například Reed-Solomon nebo Manchester-Code. Dokáží odstranit dokonce mnohonásobné chyby. 

Co se týká přímo elektroniky, našli odborníci další způsob, jak ji chránit. Přístroj obdrží duplikát nebo dokonce trojitou verzi počítače. Pokud jeden exemplář ztratí funkčnost, převezme jeho funkci jiný. Původní exemplář se pak snaží odborníci na dálku opravit. 

Zdroje: Das Weltraumwetter, seine Ursachen und Folgen: Volker Bothmer Space Weather: Physics and Effects Springer, Berlin 2006