В июле 2025 года два спутника NASA, выведенные на орбиту ракетой SpaceX, начали работу по исследованию космической погоды. Зачем? Чтобы изучить явления, связанные с солнечной активностью. Они могут не только вызывать полярные сияния, которыми можно любоваться вечно, но и нарушать работу GPS, спутников и энергосетей. Миссия TRACERS поможет исследовать, как солнечный ветер взаимодействует с магнитосферой Земли и влияет на устойчивость современных технических систем — от навигации до связи и электроснабжения.
Космическая погода: от природного чуда к технологическим рискам
Космическая погода — совокупность явлений, вызванных активностью нашего светила: вспышки, корональные выбросы массы и потоки солнечного ветра, несущие заряженные частицы со скоростью до миллиона километров в час. Эти процессы взаимодействуют с магнитосферой Земли, порождая геомагнитные бури. И уже они могут нарушать работу спутниковой связи, систем навигации, таких как GPS, и даже наземных электросетей. В 2024 году мощная буря такого рода вызвала массовые сбои в GPS-сигналах, что привело к экономическим потерям в сельском хозяйстве США на сумму свыше 500 миллионов долларов из-за приостановки весеннего сева. В 2022 году повышенная солнечная активность уничтожила 40 спутников SpaceX Starlink, подчеркнув уязвимость современных технологий.
Aurora borealis — одно из самых зрелищных последствий солнечной активности. Сияния возникают, когда заряженные частицы солнечного ветра проникают через полярные каспы — области над Северным и Южным полюсами, где магнитное поле Земли открывается навстречу космосу. В этих зонах происходит магнитное пересоединение — процесс, при котором линии поля разрываются и перестраиваются, высвобождая энергию и ускоряя заряженные частицы в атмосферу.
Это вызывает не только полярные сияния, но и может привести к геомагнитным бурям, способным нарушить работу связи, навигации и электросетей. «Понимание того, как Солнце влияет на Землю, важнее, чем многие думают», — отметил Джо Вестлейк, директор отдела гелиофизики NASA.
Изучение космической погоды затруднено из-за ее переменчивого характера. Полярные каспы непрерывно меняются под воздействием солнечного ветра, а один спутник может передавать лишь разрозненные измерения с большим интервалом — примерно раз в 90 минут. Миссия TRACERS запустила сразу два аппарата, движущихся с небольшим временным сдвигом, что позволяет отслеживать изменения почти в реальном времени и лучше понимать процессы магнитного пересоединения. Это особенно важно для разработки систем, защищающих связь, навигацию и энергетику от космических сбоев.
Подробности запуска: синергия науки и технологий
Старт TRACERS состоялся 24 июля 2025 года с базы Ванденберг в Калифорнии на ракете SpaceX Falcon 9. Старт был отложен на сутки из-за отключения электроэнергии, нарушившего работу управления воздушным движением над Тихим океаном. Но в итоге все прошло хорошо. Спутники, разработанные Millennium Space Systems, после выхода на орбиту начали формировать тандемную конфигурацию, которая завершится через несколько недель, обеспечивая синхронные наблюдения.
Космические аппараты размером с бытовую стиральную машину оснащены датчиками для измерения магнитных и электрических полей, а также потоков электронов и ионов. Они работают на полярных орбитах высотой около 590 км, двигаясь со скоростью около 8 км/с — это позволяет регулярно пересекать области каспов. Главное отличие TRACERS — тандемная схема: два спутника следуют друг за другом с интервалом около 2 минут. Такая конфигурация позволяет отслеживать изменения почти в реальном времени. «Один спутник дает лишь моментальный снимок, а нам нужна динамика процесса», — объясняет Дэвид Майлс, руководитель миссии из Университета Айовы.
За год TRACERS соберет около 3 000 эпизодов магнитного пересоединения, формируя масштабную базу данных для анализа. Это поможет понять, как параметры солнечного ветра влияют на силу и частоту таких событий. На основе этой информации ученые смогут построить статистические модели, позволяющие оценивать потенциальные последствия всплесков солнечной активности. «Мы сможем понять, какие условия приводят к серьезным бурям», — отметил Джон Дорелли из Центра космических полетов Годдарда NASA. Такие модели важны для надежного прогнозирования влияния внешних факторов и защиты критических систем.
Вместе с TRACERS на орбиту были выведены другие спутники, что сделало запуск многоцелевым. В частности, PExT (Polylingual Experimental Terminal) тестирует связь с несколькими спутниковыми сетями, включая TDRS NASA и коммерческие сети SES и Viasat, прокладывая путь для гибких радиосистем в будущих миссиях. Athena EPIC, разработанная на модульной платформе NovaWurks, измеряет излучаемую Землей энергию для климатических исследований, демонстрируя потенциал масштабируемых спутников. CubeSat REAL изучает радиационные пояса Ван Аллена, а LIDE, созданный лабораторией AFRL, тестирует 5G-сети для космических приложений. Пять спутников Skykraft обеспечивают связь для авиации в удаленных регионах. Этот запуск показывает, как современные миссии объединяют научные и прикладные задачи в рамках одного полета.
Такие запуски важны не только с научной точки зрения. Участие компаний вроде SpaceX и Millennium Space Systems позволяет NASA использовать готовые коммерческие решения, что помогает сократить расходы и ускорить реализацию проектов. Другими словами, миссия TRACERS — пример того, как сотрудничество с частным сектором упрощает доступ к новым технологиям и делает научные исследования более эффективными.
Что в итоге? Миссия TRACERS — это способ лучше понять, как магнитное поле Земли реагирует на всплески солнечной активности. Вместо разрозненных наблюдений она дает целостную картину процессов, происходящих в полярных областях, где заряженные частицы попадают в атмосферу. Эти данные помогут отличать неопасные явления от тех, что могут повлиять на спутники, связь и электросети.
Все это нужно для предупреждения о возможных сбоях — переводить спутники в безопасный режим, временно отключать чувствительное оборудование, перенастраивать маршруты авиации или защищать электросети от перегрузок. Это особенно важно, учитывая, насколько мы сейчас зависим от связи, интернета, навигации и бесперебойного энергоснабжения. Эти спутники и их данные могут стать основой будущих простых и надежных систем защиты, особенно в условиях, когда количество аппаратов на орбите растет, а новые сети вроде 5G становятся все чувствительнее к космическим помехам.