Um modelo de previsão espacial pode salvar satélites e astronautas de desastres

Compreender e prever explosões de partículas de alta energia do Sol é necessário para proteger os astronautas, os satélites e a tecnologia na Terra e no espaço (? você quer se concentrar na Terra ou dizer que o espaço está OK (por exemplo, uma viagem a Marte)). Estes eventos, chamados eventos de partículas energéticas solares, são explosões poderosas de partículas de alta energia do Sol que podem interferir nos sistemas de comunicação, danificar bens valiosos e representar riscos para a saúde no espaço. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Michigan, do Goddard Space Flight Center da NASA e do Grupo de Análise de Radiação Espacial da NASA desenvolveu um novo modelo de computador chamado SOlar-wind com linhas de campo e partículas energéticas (SOFIE) para melhorar as previsões desses eventos prejudiciais. O estudo deles foi publicado na revista Space Meteorology.

O modelo SOFIE ajuda a prever estes fenómenos climáticos espaciais, simulando como as partículas de alta energia são aceleradas, como ganham velocidade e energia e como viajam pelo espaço. Ao combinar as condições do vento solar em tempo real, o fluxo constante de partículas carregadas do Sol e simulações computacionais detalhadas de poderosas erupções solares conhecidas como ejeções de massa coronal, grandes explosões de plasma e campos magnéticos da camada externa do Sol, o modelo fornece uma maneira mais precisa de prever o risco de radiação espacial. “Ao usar a física fundamental para simular estes fenómenos, a intensidade das partículas de energia solar pode ser prevista com maior precisão”, explicou o Dr.

Os pesquisadores testaram o SOFIE em eventos anteriores de partículas de energia solar para ver quão bem ele poderia prever seu comportamento. Os resultados mostraram que o modelo correspondia perfeitamente às observações reais, o que representou uma melhoria significativa em relação aos métodos anteriores. Além disso, o modelo SOFIE é o único modelo preditivo que integra totalmente todos os componentes-chave da dinâmica das partículas energéticas solares, incluindo a aceleração e o transporte da coroa solar inferior para o espaço interplanetário, mantendo ao mesmo tempo a capacidade de fornecer previsões mais rápidas do que o tempo real.

Um dos principais pontos fortes do SOFIE é a forma como as ejeções de massa coronal interagem com o vento solar e a sua capacidade de acelerar partículas energéticas. O modelo segue um processo passo a passo, primeiro simulando as condições do vento solar de fundo, depois uma estrutura torcida de um campo magnético para iniciar uma ejeção de massa coronal e, finalmente, prevendo como as partículas de alta energia se movem através do espaço. Esta abordagem dá aos cientistas uma imagem mais clara de como as explosões solares se desenrolam e como podem afetar a Terra. “Mostramos que nosso modelo pode capturar com precisão os principais processos por trás dos eventos de partículas de energia solar”, disse o Dr. Zhao.

O estudo sugere que o SOFIE pode ser uma ferramenta valiosa para a previsão do tempo espacial, fornecendo avisos de perigos potenciais aos astronautas, operadores de satélites e agências espaciais. Ao melhorar as previsões, o modelo ajuda a proteger a saúde dos astronautas contra a radiação, as redes de comunicação e os sistemas de navegação contra perturbações causadas por tempestades solares. A equipe de pesquisa planeja melhorar ainda mais o SOFIE adicionando mais dados em tempo real e aumentando sua janela de tempo de previsão para melhor apoiar futuras missões espaciais.

Nota de diário

Zhao, L., Sokolov, I., Gombosi, T., Lario, D., Whitman, K., Huang, Z., et al. “O Modelo do Vento Solar com Linhas de Campo e Partículas Energéticas (SOFIE): Aplicação a Eventos Históricos de Partículas Energéticas Solares.” Clima Espacial, 2024. DOI: https://doi.org/10.1029/2023SW003729