إطلاق الأقمار الصناعية لمراقبة ظواهر الطقس الفضائي مع زيادة النشاط الشمسي

سيتمكن المتنبئون قريباً من رؤية خرائط في الوقت الحقيقي لنشاط البرق على الأرض ومراقبة العواصف الشمسية التي تطلقها الشمس عن كثب بفضل قمر صناعي جديد للطقس.

فقد أطلقت وكالة ناسا والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي معًا مهمة القمر الصناعي البيئي التشغيلي الثابت بالنسبة للأرض (GOES-U)، أو القمر الصناعي البيئي التشغيلي الثابت بالنسبة للأرض (U)، يوم الثلاثاء.

انطلق القمر الصناعي الخاص بالطقس على متن صاروخ فالكون الثقيل التابع لشركة سبيس إكس من مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا في الساعة 5:26 مساءً. وتم بث الإطلاق مباشرة على موقع ناسا على الإنترنت. كانت الأحوال الجوية في فلوريدا مواتية بنسبة 60% للإطلاق في بداية فترة الإطلاق.

ويعد GOES-U هو القمر الصناعي الرابع والأخير في سلسلة الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية الثابتة بالنسبة للأرض R، وهو "أكثر أنظمة مراقبة الطقس والرصد البيئي تطوراً في نصف الكرة الغربي"، وفقاً للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.

"قال كين غراهام، مدير دائرة الأرصاد الجوية الوطنية التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي خلال مؤتمر صحفي يوم الاثنين: "لقد غيرت سلسلة الأقمار الصناعية GOES-R قواعد اللعبة بالنسبة لنا. "منذ الإطلاق الأول للسلسلة في عام 2016، أتاح الجيل الأخير من GOES خدمات تنبؤات وتحذيرات جديدة ومحسنة للمساعدة في إنقاذ الأرواح وحماية الممتلكات."

بمجرد وصول القمر الصناعي GOES-U إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض، أو المدار الدائري فوق خط الاستواء للأرض، سيتم تغيير اسم القمر الصناعي إلى GOES-19، أو GOES East. سيحل القمر الصناعي محل القمر الصناعي GOES-16، وهو القمر الصناعي السابق GOES East الذي تم إطلاقه في عام 2016، وسيعمل جنبًا إلى جنب مع GOES-18، والذي يسمى أيضًا GOES West. في هذه الأثناء، سيصبح القمر الصناعي GOES-16 في الأساس قمرًا احتياطيًا في المدار للنظام في حال تعطل أحد الأقمار الصناعية.

وسيجمع القمران الصناعيان GOES-18 و GOES-19 معاً بيانات الغلاف الجوي والشمس والمناخ والمحيطات، وسيغطيان معاً أكثر من نصف الكرة الأرضية من الساحل الغربي لأفريقيا إلى نيوزيلندا.

ما يميز GOES-U عن الأقمار الصناعية الأخرى هو أنه يحمل قدرة جديدة لمراقبة الطقس الفضائي.

تتبع النشاط الشمسي

عندما تقترب الشمس من الذروة الشمسية القصوى - وهي الذروة في دورتها التي تستمر 11 عاماً، والمتوقعة هذا العام - تصبح أكثر نشاطاً. وقد لاحظ الباحثون توهجات شمسية متزايدة الشدة واندفاعات كتلية إكليليّة متزايدة تندلع من سطح الشمس.

المقذوفات الكتلية الإكليلية عبارة عن سحب كبيرة من الغازات المتأينة التي تسمى البلازما والمجالات المغناطيسية التي تنطلق من الغلاف الجوي الخارجي للشمس.

وعندما تتوجه هذه الانفجارات إلى الأرض، يمكن أن تسبب عواصف مغناطيسية أرضية أو اضطرابات كبيرة في المجال المغناطيسي للأرض. ومع هذه الأحداث، هناك دائماً احتمال أن تتأثر الاتصالات وشبكة الطاقة الكهربائية والملاحة وعمليات الراديو والأقمار الصناعية.

حدثت العاصفة الشمسية الأكثر كثافة التي أثرت على الأرض منذ 20 عاماً في 10 مايو، ولكن لحسن الحظ لم تتسبب إلا في تألق الشفق القطبي فوق الولايات التي لا ترى الشفق القطبي الشمالي.

يتسبب النشاط الشمسي المتزايد في حدوث شفقين يتراقصان حول قطبي الأرض، ويعرفان باسم الشفق القطبي الشمالي أو الشفق القطبي والشفق الجنوبي أو الشفق القطبي الأسترالي. عندما تصل الجسيمات المفعمة بالطاقة من المقذوفات الكتلية الإكليلية إلى المجال المغناطيسي للأرض، فإنها تتفاعل مع الغازات في الغلاف الجوي لتخلق أضواء ملونة مختلفة في السماء.

ويحمل الساتل GOES-U أجهزة متعددة من شأنها تحسين الكشف عن مخاطر طقس الفضاء، بما في ذلك جهاز Coronagraph-1 المدمج الذي يمكنه الكشف عن التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، فضلاً عن تحديد حجم وسرعة وكثافة واتجاه هذه العواصف الشمسية.

وقال السيد طلعت، مدير مكتب رصد طقس الفضاء التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي للشمس، إن جهاز Coronagraph سيوفر عمليات رصد مستمرة للهالة الشمسية، أو الطبقة الخارجية الساخنة من الغلاف الجوي للشمس، وهي المكان الذي تنشأ فيه أحداث طقس الفضاء.

وستسمح قدرات الجهاز لمركز التنبؤ بالطقس الفضائي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي بإصدار التحذيرات والساعات قبل يوم إلى أربعة أيام من حدوثها و"سيشكل فصلاً جديداً في رصد طقس الفضاء"، كما قال طلعت.

وقال ستيف فولز، مساعد مدير خدمة الأقمار الصناعية والمعلومات التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) إن جهاز "كومباكت كورونغراف 1" هو أول جهاز رصد فضائي يعمل على الإطلاق في العالم لرصد الشمس بشكل أفضل.

وقال غراهام: "ستوفر هذه الأداة الجديدة صوراً لهالة الشمس لخبراء التنبؤات لدينا في مركز التنبؤ بالطقس الفضائي في غضون 30 دقيقة، وذلك مقارنة بالوقت الذي كان يستغرقه في السابق، حوالي ثماني ساعات." "يمكن للعواصف الجيومغناطيسية أن تؤثر على بنيتنا التحتية هنا على الأرض من خلال تعريض شبكة الطاقة والاتصالات وأنظمة الملاحة والطيران والأصول الفضائية للخطر. وسيساعدنا الحصول على رصد أفضل وأسرع على تنبيه مزودي البنية التحتية لدينا والمخاطر المحتملة بشكل أفضل حتى يتمكنوا من اتخاذ الإجراءات اللازمة."

ضربات البرق في الوقت الحقيقي

من المدار، سوف يرصد GOES-U مخاطر الطقس والمناخ والبيئة عبر أمريكا الشمالية والوسطى والجنوبية ومنطقة البحر الكاريبي والمحيط الأطلسي إلى الساحل الغربي لأفريقيا.

ومن موقعه الفريد، سيتمكن GOES-U من رصد العواصف المدارية وإرسال تنبيهات إلى المتنبئين عند تشكل العواصف في المحيط الأطلسي، وتوفير تتبع ورصد في الوقت الحقيقي تقريباً.

ويحمل القمر الصناعي مجموعة من الأدوات العلمية، بما في ذلك تكنولوجيا التصوير ورسم الخرائط، والتي ستمكنه من التقاط بيانات قيّمة عن الأعاصير، بما في ذلك سرعة الرياح على المستوى العلوي، وخصائص محددة حول عين الإعصار ونشاط البرق، وكل ذلك يمكن أن يساعد المتنبئين على فهم المخاطر المحتملة بشكل أفضل.

سيحمل GOES-U أول راسم تشغيلي لرسم خرائط البرق في المدار الثابت بالنسبة للأرض. ومع تطور العواصف، فإنها تميل إلى إظهار طفرات في نشاط البرق. إن فهم كيفية تطور العواصف واشتدادها يمكن أن يساعد خبراء الأرصاد الجوية على التنبؤ بشكل أفضل بما إذا كانت العواصف قادرة على التسبب في حدوث فيضانات مفاجئة أو إنتاج البَرَد أو الرياح المدمرة أو توليد الأعاصير.

قال سوليفان إن راسم خرائط البرق سيلتقط صوراً للأرض بمعدل 500 مرة في الثانية من أجل تتبع البرق بشكل لم يسبق له مثيل.

قالت بام سوليفان، مديرة برنامج GOES-R في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي NOAA، إن الكاميرا الرئيسية في GOES-U يمكنها التكبير لتتبع الأحوال الجوية والبيئية الخطيرة بمعدل كل 30 ثانية، وهي قدرة تتيح أنظمة إنذار أفضل.

يمكن للمتنبئين أيضًا استخدام أجهزة GOES-U لتحديد مخاطر حرائق الغابات، بما في ذلك البقع الساخنة وشدتها وانبعاثات الدخان وتأثيرات جودة الهواء، وحتى البيانات التي يمكن أن تساعد المتتبعين على التنبؤ بحركة الحرائق. ويمكن للقمر الصناعي أيضاً استخدام راسم خرائط البرق لتحديد الصواعق الأكثر احتمالاً لإشعال حرائق الغابات.

وتشمل المخاطر البيئية الأخرى التي يمكن للقمر الصناعي GOES-U تعقبها صورًا في الوقت الحقيقي للضباب والغيوم المنخفضة التي يمكن أن تؤثر على حركة السفر الجوي والبحري، بالإضافة إلى الكشف عن الانفجارات البركانية والرماد وثاني أكسيد الكبريت الذي تنفثه البراكين. كما سيتمكن نظام GOES-U من رصد أحداث الأنهار الجوية، أو الأجزاء الكبيرة من الغلاف الجوي للأرض التي تحمل الرطوبة من خط الاستواء إلى القطبين، والتي يمكن أن تسبب الفيضانات والانهيارات الطينية.

وبالإضافة إلى الإنذار المبكر بتشكل الأعاصير، يمكن لـ GOES-U أيضاً جمع البيانات المناخية عن محيطات الأرض مثل علامات موجات الحرارة البحرية ودرجات حرارة سطح البحر، التي تؤثر على السلسلة الغذائية البحرية ويمكن أن تؤدي إلى أحداث ابيضاض المرجان الجماعي.