Высокая солнечная активность, как известно, оказывает ощутимое воздействие на Землю. Она влияет на технику, в частности, на функционирование систем связи, навигации, электроэнергетику, а в отдельных случаях – на самочувствие людей. В связи с этим важнейшей задачей является мониторинг и прогнозирование космической погоды – гелиогеофизических процессов, происходящих на Солнце, в околоземном космическом пространстве и на Земле. В России ими занимается Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета. О последствиях, к которым может привести на Земле мощная солнечная буря, об отечественных средствах наблюдения за космической погодой и их развитии рассказал корреспонденту РИА Новости Андрею Красильникову заместитель директора института по научной работе доктор технических наук Владимир Минлигареев.

– Владимир Тимурович, какова вероятность того, что Земля подвергнется мощной солнечной буре? К каким последствиям это может привести?
– Если обратиться к истории, то в сентябре 1859 года сильнейшая геомагнитная буря (так называемое "Событие Кэррингтона"), вызванная мощной активностью Солнца, привела к отказам телеграфных систем в Европе и Северной Америке.
В мае 1921 года случился "Железнодорожный супершторм", надолго нарушивший движение поездов в Нью-Йорке. Тогда из-за перегревов телеграфных проводов на железнодорожных и телефонных станциях одноименного штата, а также в Швеции и Канаде произошли техногенные пожары.
В марте 1989 года события на Солнце вызвали аварию на Квебекской электростанции: там сгорели входные трансформаторы, и миллионы людей остались без света и тепла.
В октябре 2003 года самая мощная в современной истории человечества "Хэллоуинская" вспышка класса Х45 на Солнце повредила ряд спутников, вызвала перебои в телефонной и мобильной связи.
Вероятность того, что Земля подвергнется мощной солнечной буре, в пике солнечной активности достаточно высока. Надо понимать, что космическая погода имеет огромное влияние не столько на здоровье людей, сколько на электронику, технические средства и системы, которые в последнее время бурно развиваются. Соответственно, увеличивается ущерб, который может нанести мощная солнечная буря: массовое отключение электричества, всех видов связи, систем водо- и теплоснабжения на срок от нескольких недель до нескольких месяцев; переоблучение экипажей и пассажиров самолетов; серьезные аварии спутников, систем бытовой навигации, высокоточной навигации самолетов и морских судов.
Не хотелось бы пугать, но если при потенциальной геоэффективной вспышке подобной перечисленным выше весь выброс солнечного вещества пойдет на Землю, то для нас это будет глобальный ущерб планетарного масштаба.
– Какую дозу облучения могут получить экипажи и пассажиры самолетов при мощной солнечной вспышке?
– При длительных трансполярных перелетах, к примеру, из США в Японию или из России в США, экипажи и пассажиры самолетов могут получить значительную дозу. По международным стандартам мощность дозы облучения не должна превышать 1 миллизиверт в год (мЗв/год). При спокойном Солнце доза на Земле на уровне моря составляет 0,1-0,2 микрозиверта в час (мкЗв/ч), на высоте 10 километров – 2-4 мкЗв/ч. А при полете в северных широтах в случае сильного солнечного протонного события класса S3 доза на высотах 10-11 километров составляет 5 мЗв/ч. То есть за время 20-часового полета можно получить единовременную дозу, превышающую годовую в 100 раз! Раньше трансполярных перелетов было очень мало, буквально единицы, а сейчас их около 13-15 тысяч в год. А через полюса Земли идет "засасывание" энергичных частиц от Солнца, и это, прежде всего, опасно для экипажей и пассажиров, а так же для авионики. Заблаговременно предупреждать о возникновении таких ситуаций должны центры космической погоды.
– Расскажите о них подробнее.
– Были случаи, когда самолеты летели во время солнечных вспышек, а пассажиров не предупреждали – и западным авиакомпаниям приходили многомиллионные иски причинения ущерба здоровью пассажиров. После этого Международная организация гражданской авиации (ICAO) совместно со Всемирной метеорологической организацией (ВМО) решила создать центры космической погоды, которые могут давать указания сажать самолет или изменять курс его следования в зависимости от гелиогеофизической обстановки. Такие центры созданы, и сейчас в мире есть глобальный центр космической погоды в США и три региональных: первый – консорциум Канады, Австралии, Японии и Франции, второй – консорциум стран Евросоюза, третий – консорциум России и Китая. В данный момент наш институт совместно с Национальным центром космической погоды Китая ведет подготовку к подаче заявки на глобальный центр космической погоды.
Хочу также отметить, что в нашей стране есть множество центров мониторинга космической погоды, принадлежащих различным ведомствам. Но только Росгидромет в лице нашего института по закону отвечает за получение и распространение этой информации. Данные по космической погоде поступают к нам по трем каналам: с собственных гелиогеофизических аппаратурных комплексов на российских спутниках, с государственной наблюдательной сети Росгидромета и по международным каналам обмена ВМО.
– Каково влияние сильной солнечной бури на работу спутников?
– В периоды высокой гелиогеофизической активности общее количество неисправностей в бортовых системах космических аппаратов и нарушений обмена управляющей и целевой информацией возрастает в 2-4 раза, что резко сокращает время целевого применения спутников. Анализ показал, что более 50 процентов неисправностей, а по отдельным системам – до 90 процентов, происходят из-за воздействий космической среды на бортовую аппаратуру спутников. При этом более 80 процентов таких неисправностей повлияли на выполнение аппаратом целевых задач. В периоды высокой солнечной активности резко возрастают ошибки прогнозирования движения спутников.
Сильное воздействие космической погоды способно уничтожить космические аппараты и привести спутниковых операторов к многомиллиардным ущербам. Так уже упомянутая вспышка в октябре 2003 года привела к потере японского спутника ADEOS-2.
– На каких российских спутниках установлена гелиогеофизическая аппаратура? Насколько оперативно с нее поступает информация?
– Спутники играют особую роль в получении глобальной информации и заблаговременности регистрации опасных гелиогеофизических явлений. Здесь мы испытываем дефицит информации, но так складываются обстоятельства.
Сейчас у нас в космосе четыре метеорологических спутника с гелиогеофизической аппаратурой: "Метеоры-М" с номерами 1, 2 и 2-2 на круговой солнечно-синхронной орбите и "Электро-Л" номер 2 на геостационарной орбите. Отмечу, что на "Метеоре-М" номер 1, запущенном еще в 2009 году, из целевой аппаратуры на данный момент работает только гелиогеофизический комплекс, в создании которого принимал непосредственное участие наш институт.
Со спутника "Электро-Л" информация поступает к нам в режиме реального времени, с трех аппаратов "Метеор-М" – шесть раз в сутки, что явно недостаточно. Обновлять данные нам нужно как минимум каждые 15 минут, поэтому мы вынуждены дополучать информацию с зарубежных спутников, в основном американских, по международным каналам обмена информацией.
Не буду скрывать, что не на всех запускаемых спутниках наша гелиогеофизическая аппаратура ставится в полном объеме. Это дает знать о себе не только плачевная экономическая ситуация в стране в 1990-2000-х годах, но и сегодняшние реалии – срыв графиков изготовления приборов по причинам секвестрования бюджета и бюрократических проволочек с оформлением контрактов, согласованием технических документов и поступлением аванса, а также смена поколений главных конструкторов.
Тем не менее, Росгидромет вместе с Роскосмосом стараются держать данную ситуацию под контролем и делают все, чтобы гелиогеофизическая аппаратура была полностью укомплектована и поставлена в установленные сроки.
– Какие спутники с гелиогеофизической аппаратурой планируется вывести на орбиту в ближайшем будущем?
– Сейчас изготавливаются метеоспутники с нашей аппаратурой: "Метеор-М" номер 2-3 и 2-4, "Электро-Л" номер 3 и "Арктика-М" с номерами 1 и 2. Также разрабатываются комплексы гелиогеофизических измерений нового поколения для перспективных метеоспутников "Метеор-МП", "Электро-М" и "Арктика-МП".
– Какова ситуация с созданием специализированных гелиогеофизических спутников?
– На орбите в ближайшие годы должен быть развернут геофизический космический комплекс "Ионозонд", состоящий из четырех спутников "Ионосфера" и одного "Зонд". "Ионосферы" предназначены для изучения верхней атмосферы, магнитосферы и ионосферы Земли. Их планируется запускать попутно с аппаратами "Метеор-М". "Зонд" необходим для наблюдения Солнца. На нем будут телескопы, работающие в ультрафиолетовом, видимом и рентгеновском диапазонах. Сроки создания данных космических аппаратов сдвигаются в силу разных причин, в частности, секвестрования бюджета и процедуры импортозамещения, гарантийного срока основных узлов космического комплекса.
Кроме того, мы сейчас ведем переговоры с Роскосмосом о включении в следующую Федеральную космическую программу создания внеатмосферного спутника "Предвестник" для мониторинга космической погоды. Его предполагается разместить в точке Лагранжа L1 системы Солнце-Земля – впервые в отечественной истории.
Мы также разрабатываем требования к орбитальной группировке малых гелиогеофизических космических аппаратов. На них можно будет отрабатывать отдельные приборы гелиогеофизической аппаратуры и технологии мониторинга космической погоды. К примеру, в июле попутно с "Метеором-М" номер 2-2 в космос были отправлены три малых спутника с радиационными детекторам, созданные в НИИ ядерной физики МГУ.
Компания "Спутникс" также разрабатывает и запускает малые аппараты. И мы заинтересованы в создании малых геофизических спутников, которые будут дополнять группировку из штатных "тяжелых" метеорологических аппаратов.
– Сколько России необходимо иметь спутников для получения независимой, полной и оперативной информации о космической погоде?
– Надо отметить, что снижение и несвоевременное пополнение собственной орбитальной группировки ведет к росту информационной импортозависимости и снижению оперативности прогноза и оповещения об опасных гелиогеофизических явлениях федеральных органов исполнительной власти и населения, что может нанести значительный экономический ущерб. Нам было бы достаточно иметь гелиогеофизическую аппаратуру на двух-трех "Метеорах", трех "Электро" и двух "Арктиках", а также четыре "Ионозонда", "Зонд" и "Предвестник". Тогда у нас будет до 80-90 процентов собственной информации о Солнце и космической погоде.
– А сейчас сколько процентов?
– Не хочу шокировать.
– Планирует ли институт использовать Международную космическую станцию как платформу для гелиогеофизических исследований?
– Мы намечаем провести ряд научных экспериментов на МКС – "Ракурс", "Терминатор" и "МКС-ГЛОНАСС". У нас готова к отправке на станцию аппаратура "Терминатор" для отработки методов регистрации из космоса атмосферных гравитационных волн, а также слоистых образований в верхней мезосфере и нижней термосфере Земли на границе света и тени в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Проводим обучение экипажей МКС работе с аппаратурой.
– При какой солнечной буре может потребоваться эвакуация экипажа МКС на Землю?
– Отмечу, что официальное штормовое предупреждение и прогноз по космической погоде дает только наш институт. Есть два варианта развития событий при солнечной активности. При умеренно-возмущенной гелиогеофизической обстановке космонавтам запрещен выход в открытый космос, и при необходимости они укрываются в наиболее защищенном месте – спускаемом аппарате пилотируемого корабля "Союз". Так было при солнечных вспышках класса Х в октябре 2003 года и сентябре 2017 года, когда экипажи по команде подмосковного Центра управления полетами размещались в спускаемых аппаратах кораблей "Союз". При высокой активности космической погоды ЦУП готовит спуск космонавтов на Землю с заблаговременностью в 24 часа.