Uma frota de espaçonaves sentinela, incluindo uma com uma enorme vela solar, poderia estar atenta a “tornados espaciais” sorrateiros que representam uma ameaça à Terra durante tempestades solares, sugere um novo estudo.
A proposta diz que quatro espaçonaves do espaço profundo, chamadas coletivamente de Space Weather Investigation Frontier (SWIFT), poderiam acelerar os avisos de “clima espacial” em 40%. Enquanto três naves espaciais seriam movidas por combustível convencional, a quarta teria vela solar cerca de um terço do tamanho de um campo de futebol.
Essa vela gigantesca é necessária para estabilizar a quarta nave espacial numa órbita invulgarmente difícil que lhe dá uma posição mais próxima para ver as atividades do Sol. Mas o trabalho valerá a pena, enfatizam os cientistas: alertas mais rápidos para estruturas de plasma poderosas, semelhantes a tornados, emergindo do sol por sua vez, ajudaria a proteger satéliteslinhas de energia e outras infra-estruturas críticas destas erupções solares.
Estas naves espaciais não são financiadas, nem foram formalmente concebidas, pelo que não há uma estimativa firme sobre quando seriam lançadas ou quanto custariam. Mas a proposta, delineada num estudo publicado no Revista Astrofísica revisada por pares na segunda-feira (6/10), dá uma ideia de como funcionariam. (NASA e a National Science Foundation financiou o estudo.)
É certo que as agências espaciais, incluindo a NASA, já têm várias naves espaciais estacionadas para observar a actividade solar. O Sol está atualmente num período muito ativo no seu ciclo de 11 anos, aumentando a frequência de explosões solares e ejeções de massa coronal.
CMEs transportando elétrons (partículas carregadas) em direção à Terra podem transferir mais energia eólica solar para a magnetosfera (uma parte da nossa atmosfera) sob certas condiçõesafirma a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA).
Se o fluxo de partículas solares for forte e se o campo magnético transportado pelo vento solar estiver fluindo para o sul e oposto ao campo magnético da Terra, “há uma transferência de mais energia eólica solar para a magnetosfera”, escreveram as autoridades.
A energia deste vento solar pode causar danos se interagir com satélites ou linhas de energia – assim como aconteceu no província de Quebec em março de 1989durante uma tempestade solar que mergulhou milhares de pessoas na escuridão durante o inverno.
Melhorar as previsões requer observações, por isso a NASA e o Agência Espacial Europeia têm naves espaciais estacionadas em Ponto Lagrange 1 ou L1 — uma órbita gravitacionalmente estável entre a Terra e o Sol que utiliza um mínimo de combustível.
Mas, como escreve a Universidade de Michigan, essas espaçonaves não conseguem ver tudo: “Uma erupção solar direcionada para longe da Terra, ou com campos magnéticos apontando para o norte, ainda pode lançar vórtices com campos magnéticos apontando para o sul em direção à Terra. Esses tornados passariam despercebidos se errassem as sondas estacionadas em L1.”
Os tornados são mais apropriadamente chamados de “cordas de fluxo” e descrevem características tão pequenas quanto 3.000 milhas de comprimento (4.828 km) e tão vastas quanto 6 milhões de milhas (9,5 milhões de km) de largura. (Para efeito de comparação, a distância entre a Terra e o Sol é de aproximadamente 93 milhões de milhas ou 150 milhões de km). Os tornados são até difíceis de simular: pequenos demais para estudos de CME, mas grandes demais para sondagens de campos magnéticos e partículas de plasma.
O novo estudo, que os pesquisadores descreveram como “sem precedentes” em sua resolução, inclui simulações que mostram como os tornados podem surgir. O sol está sempre enviando um “vento solar“de partículas carregadas em todo o sistema solar, mas uma ejeção CME é mais rápida do que isso.
À medida que uma CME rápida abre caminho em direção ao vento solar mais lento, a onda de partículas que se movem mais rapidamente pode afastar “massas giratórias de plasma, como um limpa-neves atirando neve”, de acordo com o estudo. Algumas dessas massas desmoronam rapidamente, mas algumas persistem como “tornados”.
O estudo diz que a constelação proposta de quatro espaçonaves poderia detectar esses tornados em tempo real. Cientistas da Universidade de Michigan estão liderando a proposta, que colocaria as quatro máquinas em uma formação voadora em forma de pirâmide. Cada lado da “pirâmide” teria aproximadamente 322.000 km de comprimento, o que é quase a distância média entre a Terra e a Lua.
O estudo sugere colocar uma espaçonave em cada um dos três cantos da base da pirâmide, que seria disposta em um plano (uma superfície plana virtual) em torno de L1. A quarta espaçonave é um caso especial. Serviria como um “centro” e estaria situado além de L1 e voltado para o sol.
Essa localização além de L1 é demasiado instável para que a quarta nave espacial utilize combustível para se estabilizar, mas poderia utilizar uma enorme vela solar de alumínio com cerca de um terço do tamanho de um campo de futebol. Mas isso pressupõe o sucesso de um projeto antecessor deste conceito de vela, chamado Solar Cruiser. NOAA e NASA esperam conseguir um lançamento compartilhado para essa espaçonave em 2029.
Em teoria, o tamanho da vela é suficiente para “capturar fótons suficientes para manter a posição da espaçonave, sem queimar combustível”, escreveu a universidade. “Essa configuração”, acrescentaram as autoridades, “permitiria ao SWIFT ver como o vento solar muda em seu caminho para a Terra, e seu centro mais próximo do Sol poderia tornar os alertas meteorológicos espaciais 40% mais rápidos”.
E a equipe enfatizou a importância dessas espaçonaves na descoberta de tornados: “Nossa simulação mostra que o campo magnético nesses vórtices pode ser forte o suficiente para desencadear uma tempestade geomagnética e causar alguns problemas reais”, acrescentou o autor principal Chip Manchester, professor pesquisador de ciências climáticas e espaciais e engenharia na universidade.
