Космическая погода, характеризующая состояние системы Солнце-Земля, и в более узком смысле состояние околоземного космического пространства, все заметнее дает о себе знать, оказывая воздействие на современные космические технологии и наземные энергосистемы. После того как в 1989 году  вызванная активностью Солнца магнитная  буря на несколько часов вывела из строя энергосистему штата Квебек в Канаде, и заметным образом нарушила функционирование группировки космических аппаратов, активность Солнца и ее воздействие на Землю были взяты под строгий контроль, который основан на непрерывных наблюдениях Солнца космическими и наземными средствами. Наблюдения и прогнозирование солнечной активности и космической погоды стали неотъемлемой частью системы безопасности для человеческой деятельности на Земле и в космосе. Научно-технический подкомитет Комитета по мирному использованию космического пространства ООН на своих заседаниях регулярно рассматривает вопросы космической погоды и разработку мер по минимизации ущербов от её воздействий  в рамках программы «Долгосрочная устойчивость космической деятельности».

Космическую стихию в виде солнечных вспышек, выбросов солнечной массы, повышенных потоков энергичных частиц, рентгеновского и ультрафиолетового излучения Солнца нельзя предотвратить, как ураганы и землетрясения на Земле. Это «Земное эхо солнечных бурь», как писал в своей книге А.Л. Чижевский, влияет на многие земные процессы, и сегодня в эпоху космических технологий и мощных энергосистем вопросы изучения и прогнозирования космической погоды с целью минимизации связанных с нею рисков составляет одну из актуальных проблем солнечно-земной физики, на решение которой направлены усилия ученых.

Прогнозирование солнечной активности, как основного источника космической погоды, как и прогнозирование самой космической погоды, это необходимое условие упреждения возможных рисков и принятия мер по минимизации этих рисков. Например, предупреждение о солнечных вспышках, приводящих к повышенной радиации, позволит космонавтам заблаговременно укрыться в защищенной от радиации камере.

В Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) с 1998 года работает Центр прогнозов космической погоды (Центр прогнозов КП) – гелиогеофизическая служба, в которой результаты фундаментальных исследований по проблемам солнечно-земной физики на практике используются для ежедневного прогнозирования различных параметров космической погоды на различные сроки упреждения, а также для оперативного обеспечения этими прогнозами заинтересованных потребителей и заказчиков, среди которых наиболее значимое место занимают Центр управления космическими полетами (ЦУП АО «ЦНИИмаш») и другие предприятия Госкорпорации «Роскосмос». Такое сочетание фундаментальных и прикладных аспектов в работе Центра позволяет развивать наиболее востребованные направления фундаментальных исследований в этой области, а также решать наиболее актуальные проблемы, порождаемые влиянием космической погоды на космическую деятельность.

Солнце испытывает 11-летний цикл солнечной активности, и сегодня  мы находимся на фазе роста 25 солнечного цикла, которая характеризуется возрастанием числа и мощности солнечных активных явлений, непрерывно воздействующих на околоземное космическое пространство (ОКП). Даже в периоды минимума солнечного цикла Солнце не бывает спокойным, и иногда незначительные по мощности солнечные явления могут приводить к сильным последствиям на Земле. В связи с этим только непрерывные наблюдения за Солнцем способны обеспечить достоверные прогнозы и контроль состояния ОКП, столь необходимые для снижения дорогостоящих рисков и исключения нештатных ситуаций.

В Центре прогнозов КП ИЗМИРАН в ежедневном оперативном режиме  с использованием всех доступных космических и наземных данных о солнечной активности разрабатывается и передается потребителям информация о прогнозном состоянии космической погоды на периоды от нескольких часов до нескольких месяцев, а по отдельным запросам – на более длительные сроки. Такая информация, в частности, является необходимыми входными данными для моделей ионосферы и верхней атмосферы Земли, используемых в различных ведомствах для оценки торможения МКС, низкоорбитальных космических аппаратов и для других целей.

В рамках сотрудничества с АО «ЦНИИмаш», головной  организацией Госкорпорации «Роскосмос», Центр прогнозов КП ИЗМИРАН является сегментом автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП) и ведет непрерывное дежурство, обеспечивая расчеты и прогнозы параметров солнечной и геомагнитной активности, необходимые для функционирования системы. Ведется сбор, обработка, систематизация и хранение информации о космической погоде, которая используется, в частности, для анализа аварийных ситуаций в космосе, связанных, например, с воздействием космической радиации на электронику спутников.


Активность Солнца недостаточно предсказуема и одна из важнейших задач Центра прогнозов КП состоит в выдаче предупреждений о резких изменениях основных параметров космической погоды, что не всегда удается в силу недостаточной изученности солнечной активности и солнечно-земных связей. Работа в этом направлении требует как детальных и непрерывных наблюдений самого Солнца, так и локальных измерений в межпланетной и околоземной среде – в солнечном ветре, магнитосфере и ионосфере Земли.

Оперативные прогнозы космической погоды особенно важны для обеспечения безопасности при запусках ракет-носителей, и такие оперативные прогнозы гелиогеофизической обстановки в режиме службы ежедневно выполняются Центром (ИЗМИРАН) применительно к пускам и выведению ракет-носителей с транспортными пилотируемыми кораблями «Союз-МС» и «Прогресс-МС» в рамках программы полета и эксплуатации Международной космической станции.

Научные и прикладные аспекты прогнозирования солнечной активности и космической погоды будут подробно обсуждаться на Симпозиуме «Физические основы прогнозирования гелиогеофизических процессов и событий («ПРОГНОЗ-2023», https://forecast2023.izmiran.ru), который проводит ИЗМИРАН 29-31 мая 2023 года в связи с 120-летием основателя и первого директора ИЗМИРАН Николая  Васильевича Пушкова.

Источник: ИЗМИРАН им. Н.В. Пушкова.