Наукова команда місії NASA PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) вперше змогла простежити коронарний викид маси майже на всьому шляху від Сонця до Землі та передбачити час його прильоту з точністю до 30 хвилин. Результати представлені на науковій зустрічі Комітету з космічних досліджень і зараз проходять рецензування в журналі Space Weather.

Коронарні викиди маси — це гігантські хмари плазми та магнітного поля, що вириваються із зовнішньої атмосфери Сонця (корони). Коли така хмара досягає Землі, вона може порушити роботу енергомереж, вивести з ладу супутники та створити небезпеку для астронавтів. Тому точний прогноз часу прильоту критично важливий для тих, хто керує інфраструктурою, залежною від космічної погоди.

Чому досі не вдавалося стежити за викидом до кінця

До запуску PUNCH у 2025 році інструменти могли спостерігати коронарний викид лише на першій п'ятій частині відстані від Сонця до Землі. Далі хмара зникала з поля зору, і науковцям залишалося лише припускати, як вона змінюється і рухається на решті шляху — а це найбільша й найважливіша частина маршруту, коли йдеться про прогноз для Землі.

Місію PUNCH забезпечують чотири супутники на низькій орбіті Землі, які працюють разом і дають безперервні тривимірні спостереження внутрішньої Сонячної системи. Кожні 4 хвилини апарати роблять новий знімок, що дозволяє відстежувати викид практично від самого Сонця до орбіти нашої планети — те, чого раніше не було доступно жодній місії.

Як перевіряли метод

Для першого тесту вчені взяли реальні дані про коронарний викид, що стартував із Сонця 31 травня 2025 року. Знімки PUNCH завантажили в комп'ютерну модель, яка аналізувала передній край хмари в часі, розраховуючи її швидкість і геометрію — і на основі цього оцінюючи момент прильоту до Землі.

Через 12 годин після вибуху модель дала остаточний прогноз: шторм досягне Землі ще через 8 годин. Реальний час прильоту відрізнявся від прогнозованого менш ніж на 30 хвилин. Для порівняння, стандартні методи прогнозування космічної погоди дають вікно похибки в 5 годин — тобто новий підхід виявився приблизно в 10 разів точнішим.

Важливо й те, що сама модель показувала момент, коли її оцінка стабілізувалася. Це означає, що прогнозист космічної погоди міг би заздалегідь зрозуміти, коли саме варто довіряти прогнозу з високою впевненістю, а не чекати остаточного підтвердження постфактум.

Ми досягли результату на порядок кращого за найсучасніший метод, використовуючи справді базовий процес — і лише завдяки тому, що викид можна відстежувати безперервно через всю Сонячну системуКрейг Дефорест, головний дослідник PUNCH, Southwest Research Institute

Дефорест зазначив, що команда очікувала гарних результатів від PUNCH, але отриманий результат перевершив сподівання. За його словами, це може стати для космічної погоди тим самим стрибком, яким колись був перехід від парової машини до двигуна внутрішнього згоряння.

Що ще дали знімки PUNCH

Крім прогнозування, високодеталізовані зображення дозволили побачити нові структури всередині коронарних викидів. Виявилося, що хмари викинутої речовини значно клубчастіші, ніж вважалося раніше, і продовжують еволюціонувати впродовж усього шляху через внутрішню Сонячну систему — а не залишаються стабільними, як припускали попередні моделі.

Дані PUNCH також допомагають зрозуміти, як рухається плазма в космосі загалом. Це знання виходить за межі прогнозування погоди на Землі: подібні процеси відбуваються, наприклад, в областях зореутворення, де вивчити поведінку плазми в малих масштабах напряму практично неможливо.

Наразі це лише перший, доказовий тест концепції на одному-єдиному прикладі. Науковці планують уточнювати дані та моделі PUNCH, щоб з часом навчитися прогнозувати прильоту коронарних викидів ще далі наперед — і, можливо, з ще більшою точністю.

Місію PUNCH очолює Southwest Research Institute (Сан-Антоніо, США), яке керує чотирма супутниками з центру в Боулдері, штат Колорадо. Управління місією здійснює підрозділ Space Science Mission Operations Годдардівського центру космічних польотів NASA у Ґрінбелті, штат Меріленд, у рамках Наукового директорату агентства.