Aktivoituva Aurinko tekee avaruussään tutkimuksesta entistä tärkeämpää

Effect of extreme solar activity on Earth's magnetosphere
16 Helmikuu 2010

Ihmiskunta on riippuvaisempi avaruudessa olevista järjestelmistä kuin koskaan aiemmin. Samalla kun satelliittijärjestelmistä on tullut aiempaa tehokkaampia, ovat niihin perustuvat palvelut myös entistä herkempiä avaruussään aiheuttamille häiriöille. ESAn avaruussääohjelma pureutuu asiaan suomalaisessa komennossa.

Euroopan avaruusjärjestön viime vuonna aloittama Space Situational Awareness (SSA) -ohjelma tähtää mahdollisimman tarkan tiedon tarjoamiseen avaruusympäristöstä Euroopan avaruustoimijoille ja sen kansalaisille. Avaruussään lisäksi ohjelman muita osa-alueita ovat esimerkiksi avaruusromun valvonta ja muut avaruuden mahdolliset vaaratekijät, kuten Maan lähiasteroidit.

"Lähes kaikki eurooppalaiset käyttävät satelliitteihin tavalla tai toisella pohjautuvia järjestelmiä päivittäin", kertoo SSA-ohjelman avaruussäähankkeen vetäjä Juha-Pekka Luntama. Satelliittien kautta toisinaan linkittyvät tietoliikenneyhteydet, GPS-navigaattorit ja sääennusteet hyödyntävät kaikki avaruutta, vaikka emme sitä yleensä ajattelekaan. "Tärkeintä on, että tarvittavat järjestelmät toimivat luotettavasti ja meidän tarvitsemamme tieto ja palvelut ovat saatavilla", Luntama tiivistää ohjelman tavoitetta.

Häiriöitä avaruutta hyödyntäviin palveluihin luovat avaruussään osa-alueina esimerkiksi Auringosta tulevat korkeaenergiset hiukkaset ja magnetosfäärin säteilyvyöhykkeiden aiheuttamat ongelmat satelliittien elektroniikalle. Lisäksi ionosfäärin häiriöt voivat aiheuttaa katkoksia tietoliikenneyhteyksiin.

Avaruussää voi vaikuttaa myös terveyteen

Aurinko SOHOn kuvaamana

"Vastuullani on avaruussäähän liittyvien operatiivisten palvelujen kehittäminen eurooppalaisten käyttäjien tarpeisiin", kertoo viime syksynä tehtävässään aloittanut Luntama. "Näiden palvelujen tarkoituksena on parantaa eurooppalaisten avaruudessa olevien satelliittijärjestelmien ja satelliitteihin perustuvien toimintojen turvallisuutta ja luotettavuutta."

Aurinkomysrkyjen vaikutukset avaruuslaitteisiin on tiedetty jo pitkään, mutta Luntama kertoo, että nykyisin otetaan huomioon myös avaruussään mahdolliset terveysvaikutukset: "Ensisijaisesti kysymyksessä ovat säteilyn ja energeettisten hiukkasten vaikutukset mm. avaruusasemalla oleviin astronautteihin, mutta myös korkealla lentävien lentokoneiden miehistöihin ja matkustajiin".

Scattered sunlight
Ilmakehä suojaa maapalloa avaruuden säteilyltä

"Koska ilmakehän säteilyltä suojaava vaikutus pienenee lentokorkeuden kasvaessa, lentomatkustajien ja erityisesti miehistön saama säteilyannos on hiukan suurempi kuin maanpinnalla vastaavassa ajassa saatu taustasäteilyn määrä. Näiden säteilyannosten terveysvaikutuksia tutkitaan ja seurataan jatkuvasti useammassakin tutkimusohjelmassa."

Maan magnetosfäärin ulkopuolelle siirryttäessä terveysvaikutukset muuttuvat Luntaman mukaan erittäin merkittäviksi. "Kuuhun tai muille planeetoille tehtävän avaruuslennon miehistö altistuu Auringon purkausten säteilylle aivan eri tavalla kuin esim. magnetosfäärin sisällä olevan avaruusaseman miehistö. Purkausten luotettava ennustaminen on tällöin erittäin tärkeää, jotta avaruusaluksen miehistö ehtii siirtyä aluksessa olevaan suojattuun tilaan ja mahdollisesti myös käynnistää alusta ja sen miehistöä suojaavat aktiiviset järjestelmät."

Uusi Auringon aktiivisuusjakso on juuri aluillaan

Sunspot count versus year
Auringon aktiivisuus vaihtelee 11 vuoden sykleissä

Kotitähtemme Aurinko vaihtelee aktiivisuudeltaan noin 11 vuoden jaksoissa. Parhaillaan eletään rauhallista minimiaikaa, mutta seuraavan aktiivijakson merkit ovat olleet selkeästi jo puolen vuoden ajan näkyvissä. Ne havaitaan auringonpilkkujen ja Auringosta tapahtuvien hiukkaspurkausten määrän kasvamisena.

"Tilastollisesti tiedetään, että voimakkaimmat aurinkomyrskyt tapahtuvat usein hieman pilkkumaksimin jälkeen, eli Auringon keskimääräisen aktiivisuuden ollessa jo laskemassa", Luntama kertoo. "Toisaalta aurinkominimissä aurinkotuulen keskimääräinen nopeus kasvaa, koska Auringon koronan aukot ovat suurempia ja yleisempiä kuin aurinkomaksimin aikana. Auringon jaksollisuus muuttaa siis avaruussään luonnetta."

The solar wind over a solar cycle
Myös aurinkotuulen nopeus vaihtelee aktiivisuuden mukaan

Auringon seuraavasta aktiivisuusjaksosta ennustetaan edellistä heikompaa. Silti pelkkä jakson vaihe ja auringonpilkkujen määrä ei kerro kaikkea. "Auringon purkauksia ja avaruussäähäiriöitä tapahtuu jatkuvasti myös aurinkominimin aikana", Luntama täsmentää. "Me tarvitsemme avaruussään tutkimusta, havainnointia ja avaruussääennusteita joka tapauksessa."

Aurinko ja sen vaikutusten tutkiminen ovat olleet olennaisessa osassa ESAn tutkimushankkeissa kautta koko sen historian, sillä jo ensimmäinen yhteiseurooppalainen tutkimussatelliitti vuonna 1968 tutki Aurinkoa ja sen hiukkassäteilyä.

Erityisen aktiivisesta tämä toiminta on ollut parin viimeisen vuosikymmenten ajan. NASAn kanssa yhteistyössä vuonna 1990 laukaistu Ulysses-luotain tutki Aurinkoa radalla, joka ylitti Aurinkgon napa-alueet. Samoin NASAn kanssa yhteistyönä toteutettu SOHO-avaruusobservatorio on toiminut yhtenä tärkeimmistä kotitähtemme seuraamisen välineistä vuodesta 1995 alkaen. Luotaimen menestyksekästä toimintaa päätettiin hiljattain jatkaa ainakin vuoden 2012 loppuun asti. Kansainvälisen yhteistyön avulla alkavaa jaksoa pystytään tutkimaan kattavammin kuin koskaan aikaisemmin.

"Tämän jakson aikana tulemme näkemään paremmin, miten avaruussää vaikuttaa nykyisiin satelliittijärjestelmiimme ja näistä järjestelmistä riippuvaan yhteiskuntaamme", Luntama painottaa. "Merkittävin muutos lienee satelliittinavigoinnin yleistyminen siviilikäytössä. Jokainen satelliittinavigaattorin käyttäjä tulee jatkossa havaitsemaan avaruussään aiheuttamat häiriöt maan ionosfäärissä joko hetkellisinä tai pidempiaikaisina paikannusvirheinä."

Suomi panostaa avaruussään tutkimukseen

"Avaruussäähän liittyvää tutkimusta tehdään Suomessa monessakin paikassa", Luntama kertoo. "Tavallaan kaikki avaruuden ja ilmakehän ylimpien osien tutkimusta tekevät laitokset tuottavat tietoa, jota voidaan hyödyntää avaruussään ominaisuuksien ja vaikutusten ymmärtämiseksi."

Suomessa avaruussäätä tutkivat etenkin Ilmatieteen laitos sekä yliopistoista varsinkin Helsingin yliopisto, Oulun yliopisto Sodankylän geofysiikan observatorioineen sekä Turun yliopisto. "Avaruussään ilmiöitä ja vaikutuksia esimerkiksi radiosignaalin etenemiseen ionosfäärissä tutkitaan myös muissa tutkimuslaitoksissa ja yliopistoissa", Luntama lisää.

"Totuus on, että me emme vielä tunne omaa Aurinkoamme emmekä osaa ennustaa sen käyttäytymistä läheskään niin hyvin kuin haluaisimme", Luntama huomauttaa. "Nyt alkavaa aurinkojaksoa seuraamalla saamme valtavasti uutta tietoa Auringon toiminnasta ja pystymme toivottavasti sen jälkeen ennustamaan Auringon tulevaa käyttäytymistä huomattavasti nykyistä paremmin."

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.