02:35 18 Novembre 2019

Esperto: i brillamenti minacciano la Terra

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L’elevata attività solare incide in maniera sensibile sulla Terra. Può incidere sulla strumentazione tecnica e, in particolare, sul funzionamento dei sistemi di collegamento e navigazione, sull’energia elettrica, e in singoli casi anche sulla salute umana.

A tal proposito di fondamentale importanza è il monitoraggio e la previsione del tempo meteorologico spaziale, ossia dei processi elio-geofisici che si verificano sul Sole, nello spazio cosmico circumterrestre e sulla Terra. In Russia di tali fenomeni si occupa l’Istituto di geofisica applicata Fedorov presso il Servizio federale di idro-meteorologia e di monitoraggio ambientale (Rosgidromet).

Il corrispondente di Sputnik Andrey Krasilnikov ha chiesto a Vladimir Minligareev, dottore di ricerca e vicedirettore dell’Istituto a capo della ricerca scientifica, di spiegare le conseguenze che potrebbe portare una violenta tempesta solare, nonché di descrivere i mezzi di osservazione del tempo meteorologico spaziale di cui dispone la Russia.

— Qual è la probabilità che la Terra sia interessata da una violenta tempesta solare? Quali sarebbero le conseguenze in quel caso?

— Nel settembre del 1859 una violentissima tempesta solare, il cosiddetto Evento di Carrington, causata da un’elevata attività solare, provocò notevoli disturbi ai telegrafi in Europa e America settentrionale.

Nel maggio del 1921 si verificò la cosiddetta “Railroad Storm” (la tempesta ferroviaria) che per un lungo lasso di tempo bloccò il trasporto ferroviario a New York. In quell’occasione per il surriscaldamento dei cavi del telegrafo presso le stazioni ferroviarie e dei telefoni dello Stato di New York, ma anche in Svezia e in Canada, scoppiarono diversi incendi.

Nel marzo del 1898 l’attività solare provocò l’avaria di un centrale elettrica in Québec: presero fuoco i trasformatori in ingresso e milioni di persone rimasero senza luce e riscaldamento.

Nell’ottobre del 2003 si verificò il brillamento più potente mai osservato nella moderna storia dell’umanità, un evento di livello X45 che danneggiò una serie di satelliti e provocò diverse interruzioni del collegamento telefonico e mobile.

È molto probabile che al culmine dell’attività solare la Terra possa essere interessata da una potente tempesta solare. Va ricordato che il meteo spaziale incide pesantemente non tanto sulla salute delle persone quanto sulle componenti elettroniche e le strumentazioni tecniche che oggi si sviluppano così velocemente. Dunque, il danno che può provocare una violenta tempesta solare oggi è sempre maggiore: blackout generalizzato dell’energia elettrica, di tutte le tipologie di collegamento, dei sistemi di approvvigionamento del riscaldamento e dell’acqua per un periodo compreso tra alcune settimane e alcuni mesi, sovraesposizione degli equipaggi e dei passeggeri degli aerei, gravi danneggiamenti ai satelliti, ai sistemi di navigazione tradizionali, aerei e navali.

Non voglio fare allarmismo, ma, qualora si verificasse un brillamento di potenza paragonabile a quella descritta più sopra e la sua energia fosse rivolta interamente verso la Terra, questo per noi provocherebbe un danno di portata planetaria.

— A quanto ammonta l’esposizione che potrebbero ricevere gli equipaggi e i passeggeri di un aereo in occasione di un potente brillamento solare?

— Sui voli di lunghissimo raggio (ad esempio, dagli USA al Giappone o dalla Russia agli USA) gli equipaggi e i passeggeri degli aerei potrebbero essere esposti in maniera significativa. Secondo gli standard internazionali la dose di radiazioni a cui si è esposti non deve superare un millisievert all’anno (mSv/anno). Con un’attività solare tranquilla la dose percepita sulla Terra sul livello del mare è di 0,1-0,2 microsievert all’ora (μSv/ora), a quota 10 km di 2-4 μSv/ora.

Mentre in caso di sorvoli nelle zone polari durante eventi solari violenti di livello S3, a quota 10-11 km la dose percepita sarebbe di 5 mSv/ora. Ossia in un viaggio di 20 ore si sarebbe esposti in una sola volta 100 volte tanto rispetto alla dose standard annuale!

In passato le rotte transpolari erano poche, ma oggi i voli di questo tipo sono circa 15.000 l’anno. Tramite i poli si verifica una “aspirazione” delle particelle di energia solare: questo è particolarmente dannoso per gli equipaggi, i passeggeri e i componenti del velivolo. Ad avvisare in tempo utile dell’insorgenza di situazioni di emergenza dovrebbero essere i centri specializzati nel monitoraggio del meteo spaziale.

— Ce ne parli più nel dettaglio.

— Vi sono stati casi in cui gli aerei volarono durante dei brillamenti solari, ma i passeggeri non erano stati avvisati: talune compagnie aree occidentali si videro citate in giudizio per diversi milioni di dollari per aver messo a repentaglio la salute dei passeggeri. Dopodiché l’Organizzazione internazionale dell'aviazione civile (ICAO) di concerto con l’Organizzazione meteorologica mondiale (OMM) decise di creare centri di monitoraggio del meteo spaziale che riuscissero a dare indicazioni per far atterrare un aereo o per mutarne la traiettoria a seconda della situazione elio-geofisica.

Centri del genere sono stati creati e oggi nel mondo esiste un centro globale negli USA e 3 centri regionali: il primo rappresenta un consorzio tra Canada, Australia, Giappone e Francia, il secondo tra i Paesi dell’UE e il terzo tra Russia e Cina.

Al momento il nostro Istituto di concerto con il Centro nazionale cinese per il meteo spaziale si sta preparando per candidarsi come centro globale. Voglio, inoltre, ricordare che in Russia vi sono molti centri di monitoraggio del meteo spaziale che afferiscono a diversi enti. Ma solamente il Rosgidromet e, in particolare, il nostro Istituto sono responsabili per legge dell’ottenimento e della diffusione di questi dati. I dati relativi al meteo spaziale ci arrivano tramite 3 canali: dalle strumentazioni di ricerca elio-geofisica proprie disposte sui satelliti russi, dalla rete di osservazione statale di Rosgidromet e dai canali internazionali di scambio dati dell’OMM.

— Qual è la portata dell’incidenza che una violenta tempesta solare può avere sul funzionamento dei satelliti?

— In un periodo di elevata attività elio-geofisica il numero totale di guasti rilevato nei sistemi di bordo delle sonde spaziali e di disturbi ai processi di scambio di dati cresce di 2 e anche 4 volte, il che riduce moltissimo la vita dei satelliti.

Le analisi hanno dimostrato che più del 50% dei guasti (e presi singolarmente anche fino al 90%) deriva dall’incidenza che l’ambiente spazio ha sulla strumentazione di bordo dei satelliti. Inoltre, più dell’80% di questi guasti ha inciso sull’esecuzione da parte della sonda delle sue funzioni. In un periodo di forte attività solare gli errori nella previsione dei movimenti dei satelliti aumentano in maniera significativa.

Violenti eventi sono in grado di distruggere le sonde e generare agli operatori satellitari danni di svariati miliardi di dollari. Si ricordi il brillamento dell’ottobre del 2003 che rese inutilizzabile il satellite giapponese ADEOS-2.

— Quali satelliti russi dispongono di strumentazione per lo studio dell’attività elio-geofisica? Con che frequenza riceviamo i dati da essa raccolti?

— I satelliti svolgono un ruolo importante nella raccolta di dati e nella registrazione preventiva di pericolosi eventi elio-geofisici. Stiamo registrando un deficit di dati, ma questo è dovuto alle circostanze.

Al momento nello spazio abbiamo 4 satelliti meteorologici dotati di strumentazione d’analisi elio-geofisica: Meteor-M No. 1, 2 e 2-2 in orbita eliosincrona ed Elektro-L No. 2 in orbita geostazionaria. Va detto che sul Meteor-M No. 1, lanciato nel 2009, è in funzione solamente il sistema di rilevamento elio-geofisico alla creazione del quale ha partecipato attivamente il nostro Istituto.

Dal satellite Elektro-L le informazioni arrivano a noi in tempo reale, mentre dai tre satelliti Meteor-M ci arrivano 6 volte al giorno, il che non è sufficiente. Dobbiamo aggiornare i dati almeno ogni 15 minuti, per questo siamo costretti a completare i nostri dati con quelli dei satelliti stranieri, in particolare statunitensi, accessibili grazie ai canali internazionali di scambio dei dati.

Tuttavia, il Rosgidromet di concerto con Roscosmos sta cercando di tenere la situazione sotto controllo e di fare tutto il possibile perché la strumentazione d’analisi elio-geofisica sia installata nei termini stabiliti.

— Quali satelliti equipaggiati con strumentazione elio-geosifica si prevede di mandare in orbita nel prossimo futuro?

— Al momento sono in preparazione dei satelliti meteorologici equipaggiati con strumentazione propria: i Meteor-M No. 2-3 e 2-4, l’Elektro-L No. 3 e gli Arktika-M No 1 e 2. Sono, inoltre, in fase di elaborazione i sistemi di misurazione dell’attività elio-geofisica di nuova generazione per i futuri satelliti meteorologici Meteor-MP, Elektro-MP e Arktika-MP.

— Al momento a quale punto è la creazione di satelliti elio-geofisici specializzati?

— In orbita nei prossimi anni verrà dispiegato il sistema spaziale Ionosond composto da 4 satelliti Ionosfera e un Sond. Gli Ionosfera sono volti allo studio dell’atmosfera superficiale, della magnetosfera e della ionosfera terrestri. Si prevede di lanciarli nello spazio insieme alle sonde Meteor-M. Il Sond è necessario per le osservazioni del Sole. Su di esso saranno installati telescopi operanti nelle gamme degli infrarossi, del visibile e dei raggi X.

I termini per la costruzione di queste sonde vengono ritardati per via di ragioni diverse fra cui i finanziamenti e le procedure di sostituzione delle importazioni (ISI).

Inoltre, al momento stiamo conducendo trattative con Roscosmos per includere nel prossimo Programma spaziale federale la creazione del satellite extra-atmosferico Predvestnik per il monitoraggio del meteo spaziale. Si prevede di collocarlo nel Punto di Lagrange L1 del sistema Sole-Terra: sarebbe la prima volta nella storia russa.

Stiamo inoltre elaborando i requisiti per un gruppo orbitale di sonde spaziali elio-geofisiche di piccole dimensioni. Su di esse sarà possibile mettere a punto singoli sistemi di osservazione meteo. Ad esempio, a luglio assieme a Meteor-M No. 2-2 nello spazio saranno inviati 3 satelliti di piccole dimensioni dotati di rilevatori di radiazioni messi a punto dall’Istituto di ricerca di fisica nucleare presso l’MGU. Anche la società Sputniks sta mettendo a punto e inviando nello spazio piccole sonde. Anche noi siamo interessati alla creazione di satelliti elio-geofisici di piccole dimensioni che vadano a completare il gruppo di sonde meteo tradizionali.

— L’Istituto prevede di sfruttare la Stazione spaziale internazionale come piattaforma per ricerche elio-geofisiche?

— Ci stiamo ponendo l’obiettivo di condurre una serie di esperimenti scientifici sull’ISS: Rakurs, Terminator e ISS-Glonass.

Abbiamo già pronta per l’invio sull’ISS la strumentazione Terminator atta a elaborare metodi di identificazione dallo spazio di onde gravitazionali atmosferiche, nonché di formazioni stratificate all’interno della mesosfera superiore e della termosfera inferiore terrestri nelle gamme del visibile e degli infrarossi. Formeremo l’equipaggio dell’ISS per operare con tale strumentazione.

— Quanto dev’essere potente una tempesta solare perché richieda l’evacuazione dell’equipaggio dell’ISS?

— Ricordo che gli avvisi ufficiali di tempesta solare e le previsioni sul meteo spaziale sono forniti solamente dal nostro Istituto.

Vi sono due alternative relative al possibile sviluppo degli eventi in caso di attività solare. In una situazione di attività moderata ai cosmonauti sarà vietata l’uscita nello spazio aperto e, in caso di necessità, potranno ripararsi in un luogo più protetto, ad esempio in una capsula della navicella Soyuz. Questo è quello che accadde in occasione dei brillamenti livello X nell’ottobre del 2003 e nel settembre del 2017 quando gli equipaggi su indicazione del Centro di gestione voli (CUP) si ripararono nelle capsule delle navicelle Soyuz.

In caso di elevata attività il CUP dispone il ritorno dei cosmonauti sulla Terra con un preavviso di 24 ore.

I punti di vista e le opinioni espressi nell'articolo non necessariamente coincidono con quelli di Sputnik.

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