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2025-10-27 06:55:00
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通信もナビゲーションもできず、電子機器に欠陥があり、衝突の危険があります。ダルムシュタットにある ESA のミッション管制センターでは、チームは前例のないシナリオ、つまり極端な規模の太陽嵐に直面しました。幸いなことに、この悪夢は現実には起こりませんでしたが、センチネル 1D のシミュレーション キャンペーンの一部であり、宇宙船の運用と宇宙の天候への備えの限界を押し広げました。
ESA の各打ち上げ前に、ミッション チームは、異常に備えたミッション制御の準備をしながら、宇宙での衛星の最初の瞬間をリハーサルする厳密なシミュレーション フェーズを受けます。 9月中旬以来、ドイツのダルムシュタットにあるESAの欧州宇宙運用センター(ESOC)のチームは、2025年11月4日に打ち上げ予定のセンチネル1Dのシミュレーションに追われている。最も極端なシナリオの1つをモデル化するために、シミュレーション担当者は、史上最強の磁気嵐である1859年の悪名高いキャリントン現象からインスピレーションを得た。この演習では、壊滅的な太陽嵐が衛星の運用に及ぼす影響をシミュレートし、衛星航行なしで深刻な電子的混乱下で対応するチームの能力をテストしました。センチネル1Dの探査機運用担当副マネージャーのトーマス・オームストン氏は、「このような事態が発生した場合、良い解決策はない。目標は衛星の安全を保ち、被害を可能な限り最小限に抑えることだろう」と述べた。このキャンペーンには、ESA の宇宙安全への取り組みの強化の一環として 2022 年に設立された宇宙安全センターの ESA 宇宙気象局による珍しい活動が含まれていました。 ESAのスペースデブリ室と他のESA周回ミッションの宇宙船運用管理者も演習に参加し、現実感を高め、ミッション間の影響と調整をシミュレートした。
荒波に襲われて
現在午後 10 時 20 分、すべてが計画通りに進んでいます。打ち上げと分離が成功した後、管制官は衛星からの信号を待ちます。数分後、静的な通信が管制室に到着します。何かが間違っています。この宇宙船は、地球を周回している他の宇宙船とともに太陽フレアに見舞われた。光の速さで伝わるこの電磁波は、太陽が出てからわずか8分後に地球に到達しました。シミュレーションチームは、レーダーシステム、通信、追跡データを混乱させる強力なX線と紫外線放射を伴うクラスX45の大規模な太陽フレアをモデル化した。 Galileo と GPS ナビゲーション機能は現在オフラインになっており、特に極地にある地上局は放射線のスパイクにより追跡機能を失いました。その直後、地球は第 2 波に襲われます。今回は陽子、電子、アルファ粒子を含む高エネルギー粒子で構成されています。これらの粒子は光速に近い速度まで加速され、地球に到達するまでに 10 ～ 20 分かかり、ビット反転や永続的な誤動作の可能性により、搭載電子機器に混乱をもたらし始めています。 「太陽フレアはチームメンバーを驚かせた。しかし、彼らが正気に戻ったとき、彼らはカウントダウンが始まっていることを知った。コロナ大規模噴火は今後10～18時間以内に起こるだろう、そして彼らはそれに備える必要があった」とSentinel-1Dの主任シミュレーション責任者グスタボ・バルド・カルヴァーリョは語った。
CMEに続いて
太陽フレアの 15 時間後、最も破壊的な 3 番目の段階が始まりました。巨大なコロナ大量噴火、最大 2000 km/s の速度で荷電粒子の高温プラズマが地球に衝突し、壊滅的な地磁気嵐を引き起こしました。地上では、嵐によって送電網が遮断され、送電線やパイプラインなどの長い金属構造物に有害な電力サージが発生したため、驚くべきオーロラが遠くシチリア島まで見られました。宇宙では衛星も苦労しました。この嵐により地球の大気が膨張し、地球低軌道にある衛星の抗力が増大し、通常の軌道から押し出された。ミッション管制官は、スペースデブリや他の宇宙船との衝突警告を複数回受信しました。 ESAの宇宙天気モデリングコーディネーター、ホルヘ・アマヤ氏は「このような嵐が発生すると、衛星の抗力は400％増加し、大気密度が局所的にピークに達する可能性がある。これは衝突のリスクに影響を与えるだけでなく、軌道減衰を補うための燃料消費量の増加により衛星の寿命も短くなる」と述べた。
「このような規模のイベントは合体データの品質に深刻な影響を及ぼし、確率が急速に変化するため、衝突予測の解釈がますます困難になります。これに関連して、意思決定は大きな不確実性の下での微妙なバランスをとることになります。衝突の可能性のリスクを軽減するための回避操作は、別の衝突のリスクをわずかに増加させる可能性があります」とESAスペースデブリ局のジャン・シミンスキー氏は説明する。放射線レベルも急激に上昇し、電子機器や材料に損害を与えた。 1 回限りの障害がさらに頻繁に発生し、システムに影響を与え、その寿命が短くなりました。 GNSS 信号はさらに悪化し、星追跡者は目が見えなくなり、バッテリーの充電が混乱に加わりました。 「太陽が放出する膨大なエネルギーは、軌道上のすべての衛星にダメージを与える可能性があります。地球低軌道にある衛星は、一般に大気と磁場による宇宙の危険からより良く保護されていますが、キャリントン現象の規模の爆発が発生した場合、いかなる宇宙船も安全には残らないでしょう」とホルヘ氏は言う。
「ビッグワン」のためのトレーニング
「この演習は、シミュレーション訓練キャンペーンを拡大し、ESOC内の他の多くの関係者を巻き込み、あらゆる種類のミッションと運営関係者を巻き込む機会でした。管理された環境で演習を実施することで、そのような事態が発生したときに、どのようにより適切に計画し、アプローチし、対応できるかについて貴重な洞察を得ることができました。重要な点は、これが起こるかどうかではなく、いつ起こるかという問題であるということです」とグスタボ氏は述べました。 ESA の宇宙安全センターはこの演習で中心的な役割を果たし、ヨーロッパにおける極端な太陽嵐への備えにおいて重要な役割を果たしています。このシミュレーションは、ヨーロッパの宇宙天気運用サービスの確立に重要な洞察を提供し、手順を洗練し、回復力を向上させることができます。 「このような出来事の影響をシミュレーションすることは、パンデミックの結果を予測することに似ています。私たちは社会への本当の影響を感じるのは出来事が起こってからです。しかし、私たちは準備を整え、すぐに対応する計画を立てなければなりません。この演習は、このような重大な出来事に取り組み、ESA宇宙気象局の対応を確立されたESAの運用に統合する最初の機会でした」とホルヘ氏は言います。 「影響の規模と多様性により、私たちと私たちのシステムは限界に達しましたが、チームはその課題をうまく乗り越え、それに対処できれば、現実のどんな緊急事態にも対処できることを私たちに教えてくれました」とトーマス氏は結論づけています。
将来に向けたインフラストラクチャー
運用中の宇宙天気に対する回復力をテストすることに加えて、このようなシミュレーションは、欧州の宇宙天気事象を予測する能力を向上させる緊急の必要性を浮き彫りにしている。 ESA の宇宙安全プログラムは、分散型宇宙気象センサー システム (D3S) を開発しています。この一連の宇宙天気衛星とホストされるペイロードは、地球周囲のさまざまな宇宙天気パラメータを監視し、ヨーロッパの国民と重要なインフラを保護するための比類のないデータ ソースを提供します。さらに地球から離れたESAのVigilミッションは、ラグランジュポイント5から太陽の「側面」を観察することで革新的なアプローチを開拓し、太陽活動についての継続的な洞察を提供します。 2031 年に打ち上げ予定の Vigil は、潜在的に危険な太陽現象を地球から見えるようになる前に検出し、その詳細についての事前情報を私たちに提供し、宇宙船と地上インフラを保護するための貴重な時間を稼ぎます。
ブロン: ESA
#ESAは壊滅的な太陽嵐に備える