Opinia: Europejska infrastruktura monitorowania pogody kosmicznej: plany i perspektywy

0

Interesująca opinia firmy Mission Space z Luksemburga.

Przedstawiamy opinię luksemburskiej firmy Mission Space dotyczącą europejskich planów i perspektyw związanych z monitorowaniem pogody kosmicznej.

Współzałożyciele spółki Mission Space, Alexey Shirobokov i Alex Pospekhov, przedstawiają opinię o wpływie pogody kosmicznej i o tym, dlaczego Europa potrzebuje niezależnej struktury do jej monitorowania.

We współczesnym świecie przemysł kosmiczny jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów gospodarki. Oczekuje się, że do 2040 r. przychody branży wyniosą od około 864 miliardów do kilku bilionów euro. Przy tak szybkim rozwoju coraz ważniejsze stają się czynniki niezawodności i bezpieczeństwa infrastruktury obsługującej przemysł kosmiczny.

W tym kontekście monitorowanie i analityka pogody kosmicznej są niezbędne dla całego systemu. Szkodliwe zdarzenia spowodowane rozbłyskami słonecznymi i koronalnymi wyrzutami masy (CME) mogą prowadzić do burz magnetycznych w przestrzeni bliskiej Ziemi. Są w stanie zakłócić funkcjonowanie systemów satelitarnych, statków kosmicznych i infrastruktury energetycznej Ziemi. Burze mogą powodować awarie w komunikacji radiowej, nawigacji i innych krytycznych gałęziach przemysłu. Wpływ pogody kosmicznej na gospodarki krajów rozwiniętych wynosi ponad 9 miliardów euro rocznie. Dlatego informacje o pogodzie kosmicznej odgrywają kluczową rolę w powodzeniu i bezpieczeństwie eksploracji kosmosu, przynosząc jednocześnie korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju gospodarczego.

Wpływ pogody kosmicznej

Jedno z najgłębszych zjawisk pogody kosmicznej w historii miało miejsce w 1859 roku i zostało nazwane „Wydarzeniem Carringtona”. Potężny rozbłysk słoneczny spowodował uwolnienie ogromnej liczby naładowanych cząstek, które wywołały burzę magnetyczną. Spowodowało to poważne anomalie w działaniu systemów telegraficznych, co z kolei doprowadziło do zerwania komunikacji na całym świecie na dwa dni. Pełne przywrócenie komunikacji zajęło kilka tygodni.

W 2003 roku odbyło się podobne wydarzenie, nazwane „Halloweenowymi burzami”. Seria silnych rozbłysków słonecznych połączonych z koronalnymi wyrzutami masy spowodowała tymczasowe wyłączenie dużej liczby satelitów, w tym SOHO (Obserwatorium Słoneczne i Heliosferyczne, wspólny projekt Europejskiej Agencji Kosmicznej i NASA). Uszkodzeniu uległ także satelita NASA Advanced Composition Explorer (ACE). Niektóre satelity, w tym japoński satelita naukowy ADEOS-II, zostały uszkodzone nie do naprawienia.

Dziś takie wydarzenia spowodowałyby znacznie większe szkody. Współczesne społeczeństwo jest w dużym stopniu uzależnione od satelitów, które zapewniają usługi komunikacyjne i nawigacyjne wykorzystywane w naszym codziennym życiu. Według UCS (Union of Concerned Scientists) w 2023 r. było łącznie 7560 aktywnych satelitów. Oczekuje się, że do 2031 r. lista ta wydłuży się do prawie 25 000. Wraz ze wzrostem liczby statków kosmicznych rośnie ich wrażliwość na zjawiska pogody kosmicznej . Tylko w ciągu ostatnich 5 lat koszt satelitów utraconych w wyniku takich zjawisk oszacowano na około 883 mln euro. Godnym uwagi przykładem był luty 2022 r., kiedy konstelacja satelitów Starlink firmy SpaceX straciła 38 satelitów w wyniku burzy elektromagnetycznej. To wydarzenie, spowodowane zmianami warunków atmosferycznych, doprowadziło do zwiększonego oporu satelitów, wyciągając je z orbity. Straty finansowe spowodowane tym incydentem oszacowano na około 93 miliony euro. Ekonomiczne skutki nieuregulowanej aktywności słonecznej i związane z nią koszty staną się w przyszłości jeszcze bardziej znaczące.

Pogoda kosmiczna i promieniowanie słoneczne wpływają również na przemysł lotniczy. W ostatnich latach trasy polarne na dużych szerokościach geograficznych stały się bardzo powszechne w lotnictwie. Dzięki temu tysiące lotów rocznie może być bardziej opłacalne poprzez skrócenie czasu podróży i optymalizację zużycia paliwa. Funkcjonowanie tych szlaków w dużej mierze zależy jednak od niezawodnej komunikacji wysokiej częstotliwości. Rozbłyski słoneczne i zwiększony poziom promieniowania słonecznego mogą spowodować problemy z komunikacją radiową na tych częstotliwościach. Ponadto pasażerowie i członkowie załogi na pokładzie są narażeni na wyższe dawki promieniowania podczas burz słonecznych, co w dłuższej perspektywie może negatywnie wpłynąć na ich zdrowie.

Dokładne i aktualne informacje o pogodzie kosmicznej pozwalają nam szybko przewidywać szkodliwe zdarzenia. Dzięki temu można z wyprzedzeniem reagować na zagrożenia i chronić ważne i wrażliwe obiekty.

Dlaczego Europa potrzebuje niezależnej struktury do monitorowania pogody kosmicznej?

Obecnie wiodącymi krajami pod względem wydatków na programy kosmiczne są USA i Chiny. Stany Zjednoczone finansują większość misji naukowych i technologicznych w dziedzinie pogody kosmicznej. Ponieważ Stany Zjednoczone są jednym z głównych graczy w tej niszy, poleganie na ich finansowaniu naraża branżę na ryzyko. W scenariuszu zawieszenia inwestycji przez USA, szanse branży na badania naukowe i
pozyskiwanie ważnych danych na temat pogody kosmicznej mogłoby zostać znacznie ograniczone. Stawia to Europę w niewygodnej sytuacji, ponieważ brakuje jej w pełni niezależnej infrastruktury do monitorowania aktywności słonecznej. Niezależny ekosystem zmniejszy ryzyko nieprzewidzianych problemów związanych z uzależnieniem od danych z innych krajów.

Wydatki państw na programy kosmiczne w 2022 i 2023 / Credits – Statista

Ponadto autonomiczny system monitorowania pomoże Europie stać się konkurencyjnym dostawcą kluczowych informacji na rynku międzynarodowym i zacieśnić stosunki dyplomatyczne z innymi narodami. Przykładowo, obecna ilość danych na temat promieniowania słonecznego na świecie jest ograniczona i niewystarczająca do przeprowadzenia obiektywnych analiz. Wypracowanie niezależnego kompleksowego rozwiązania pozwoli UE stać się ważnym i wiarygodnym źródłem danych o promieniowaniu słonecznym.

Europa będzie mogła wykorzystać swoje dane jako podstawę do badań, uczestnicząc w międzynarodowej wymianie informacji. Na tej zasadzie opiera się na przykład obecna polityka Chin dotycząca pogody kosmicznej. Kraj zainwestował około 197 milionów euro w projekt Meridian, który łączy w sobie setki lokalnych instrumentów do monitorowania pogody kosmicznej. Jednocześnie Chiny w szerokim zakresie korzystają z danych międzynarodowych, łącząc wszystkie dostępne zasoby w celu opracowania skuteczniejszych prognoz.

Ogólnie rzecz biorąc, we współczesnej nauce idea udostępniania danych pierwotnych staje się coraz bardziej powszechna. Problem w tym, że maleje liczba dostawców danych źródłowych. Europa może stać się głównym dostawcą, udostępniając informacje społeczeństwu w międzynarodowym kontekście naukowym.

Co więcej, obecnie znajdujemy się w środku 25. cyklu słonecznego, który rozpoczął się w 2019 r. i ma trwać do około 2030 r. W cyklu tym występują okresy wzmożonej aktywności słonecznej, których szczyt ma nastąpić w ciągu najbliższego roku lub dwóch. Taka podwyższona aktywność słoneczna może mieć wpływ na infrastrukturę krytyczną, potencjalnie zakłócając systemy komunikacji i nawigacji. Stwarza również ryzyko dla eksploracji kosmosu, czyniąc ją bardziej niebezpieczną ze względu na zwiększone promieniowanie. Podkreśla to pilną potrzebę inwestowania przez Europę we własne zdolności w zakresie monitorowania.

Skład ekosystemu monitorowania pogody kosmicznej

Monitorowanie pogody kosmicznej obejmuje listę różnych systemów i narzędzi, które łączą sprzęt kosmiczny i naziemny. Stacje jonosferyczne, obserwatoria, teleskopy i odbiorniki GNSS dostarczają informacji z powierzchni Ziemi. Głównymi narzędziami monitorowania przestrzeni kosmicznej są satelity i inne orbitery wyposażone w ładunki. Obejmuje to czujniki (mierzące właściwości jonów i elektronów wiatru słonecznego); magnetometry (mierzące pole magnetyczne heliosfery), koronografy (badanie wyrzutów koronalnych i dziur koronalnych) i inne urządzenia. Poza tym do gromadzenia wysokiej jakości materiałów analitycznych wymagane jest wykorzystanie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego.

Do głównych organizacji w UE monitorujących aktywność słoneczną należą Sieć usług pogody kosmicznej Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA SWE), Centrum Analizy Danych Wpływów Słonecznych Królewskiego Obserwatorium w Belgii (SIDC), a także organizacja PECASUS.

  • Sieć usług pogody kosmicznej Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA SWE) monitoruje i analizuje dane oraz tworzy prognozy pogody kosmicznej w celu wsparcia operacji w kosmosie i na Ziemi.
  • Centrum analizy danych o wpływach energii słonecznej Królewskiego Obserwatorium w Belgii (SIDC) zapewnia szeroki zakres usług, w tym monitorowanie rozbłysków słonecznych, koronalnych wyrzutów masy i ostrzeżeń o pogodzie kosmicznej.
  • PECASUS jest częścią globalnej inicjatywy mającej na celu zapewnienie niezawodnego monitorowania i prognozowania pogody kosmicznej. Organizacja łączy wysiłki kilku krajów europejskich w celu udostępniania danych o pogodzie kosmicznej na potrzeby lotnictwa cywilnego.

Aby uzyskać w pełni szczegółowy obraz aktywności Słońca, należy zestawić dane z kilku źródeł. Firmy komercyjne oferują także wsparcie w zakresie nowatorskich rozwiązań z zakresu pogody kosmicznej. Przykładowo hiszpańska firma Deimos Space uczestniczy w większości programów Europejskiej Agencji Kosmicznej. Deimos wykorzystuje dane z satelitów i innych źródeł do tworzenia modeli matematycznych, które pozwalają przewidywać pogodę kosmiczną i jej wpływ na naszą planetę, dostarcza aktualne prognozy i ostrzeżenia, a także opracowuje niestandardowe produkty.

Firma Mission Space z siedzibą w Luksemburgu jest także sojusznikiem dużych statków kosmicznych wykorzystywanych do uzyskiwania informacji o pogodzie kosmicznej. Firma stwarza możliwość wyniesienia na niską orbitę średniej wielkości satelitów. Pozwala to na szybkie i ekonomiczne wdrożenie systemu monitorowania pogody kosmicznej. Satelity w sposób ciągły gromadzą dane z różnych punktów widzenia, tworząc szczegółowy obraz przestrzeni bliskiej Ziemi. Mission Space kompiluje dużą ilość danych z różnych źródeł, wykorzystując m.in. uczenie maszynowe.

Plany rozwoju przemysłu

W 2023 roku Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała raport Revolution Space, który opisuje potencjalny strategiczny kurs na przyszłość. W dokumencie podkreślono, że konieczne jest wzmożenie krajowych wysiłków na rzecz eksploracji kosmosu i stworzenie silnej infrastruktury kosmicznej, a Europa posiada niezbędne ambicje i umiejętności, aby zrealizować ten plan.

Głównym celem zaproponowanym w raporcie jest utworzenie unikalnego partnerstwa publiczno-prywatnego. Oznacza to nie tylko zwiększenie wsparcia i finansowania państwa, ale także przyciągnięcie szeroko zakrojonych inwestycji prywatnych w ekosystem kosmiczny UE: „Aby Europa pozostała zamożnym i znaczącym geopolitycznie kontynentem, konieczne jest zwiększenie skali jej działania poprzez znaczne zwiększenie poziomu politycznego wsparcia i finansowania publicznego, a także poprzez stymulowanie finansowania prywatnego w europejskim ekosystemie kosmicznym” (fragment raportu Revolution Space).

Istotnym aspektem planu jest zmiana modelu zakupów na rozwój infrastruktury kosmicznej. Zamiast tradycyjnego podejścia, w którym sektor publiczny ma pełną kontrolę nad projektowaniem, rozwojem i działaniem systemów kosmicznych, w raporcie sugeruje się przejście na politykę bardziej komercyjną. Według nowego modelu państwo za pośrednictwem organizacji takich jak Europejska Agencja Kosmiczna będzie określać wymagania dotyczące infrastruktury lub misji wielkoskalowych, natomiast sektor prywatny będzie oferować innowacyjne rozwiązania dla tych projektów.

Zalecane środki pozwolą Europie pozostać wśród wiodących graczy w dziedzinie monitorowania pogody kosmicznej i innych dziedzinach przemysłu kosmicznego.

Unia Europejska może osiągnąć te cele i stać się wiodącym krajem w międzynarodowej wspólnocie kosmicznej jedynie poprzez połączenie wysiłków sektora publicznego i prywatnego UE.

Autorzy opinii

Alexey Shirobokov — mający siedzibę w Luksemburgu przedsiębiorca z branży technologii szeregowych, anioł biznesu i współzałożyciel Mission Space (firmy zajmującej się danymi i analizami pogody kosmicznej z siedzibą w Luksemburgu). W 2010 roku Aleksiej uzyskał tytuł magistra ekonomii. W 2011 roku zaczął rozwijać swoją karierę. Po ponad 2 latach pracy w prestiżowych korporacjach, m.in. Microsoft i Ernst & Young, w 2014 roku Alexey założył swoją pierwszą działalność gospodarczą, firmę konsultingowo-usługową IT. Od tego czasu Alexey był współzałożycielem 3 odnoszących sukcesy firm, w tym Mission Space. Firma jest pełnoprawnym członkiem najstarszych i najważniejszych organów kosmicznych Międzynarodowej Federacji Astronautycznej oraz wielu innych środowisk naukowych i przemysłu kosmicznego.

Alex Pospekhov — mieszkający w Luksemburgu seryjny przedsiębiorca z branży technologicznej i mentor startupów z ponad 18-letnim doświadczeniem w branży technologicznej. Posiada również bogate doświadczenie w pracy w korporacjach, a także w tworzeniu różnorodnych projektów start-upowych. W 2019 roku Alex ukończył program edukacyjny European Startup Ecosystem Builders w EU Startups. Obecnie Alex mieszka w Luksemburgu, a Alex jest współzałożycielem Mission Space, który opracowuje pierwszy prywatny, satelitarny system prognoz i prognoz pogody kosmicznej. Felietonista i prelegent Forbesa, Silicon Luxembourg, Delano, Sifted, SpaceTech Gulf oraz licznych konferencji i wydarzeń.

(Mission Space)

Comments are closed.