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Artikel 6. April 2010
Bessere Vorhersagen über Stürme im Weltraum für den Mars benötigt
Auch für die Erde und für Weltraumreisen von Bedeutung - mehr Sicherheit durch neue künstliche Intelligenz erwartet
Oben: Ein heftiger Koronaler Massenauswurf (KMA), der sich am 4. Januar 2002 an der Sonne ereignete. (Photo: SOHO)
Sonnenstürme, die von der Sonnenaktivität ausgelöst werden, könnten nicht nur die Erde, sondern auch künftige Mars-Kolonien bedrohen. Die NASA investiert nun in ein Vorhersagesystem, das eines Tages Warnungen zu weltraumbezogenen Wetterereignissen bis zu drei Tagen im Voraus herausgeben könnte.

Sonnenstürme werden während der Zeiten höchster Aktivität im 11-jährigen Sonnenzyklus häufiger. Die Erde ist wegen ihres Magnetfeldes und ihrer Atmosphäre etwas geschützt. Der Mars hat aber nur ein sehr schwaches Magnetfeld und eine dünne Atmosphäre, die es mehr Strahlung erlauben würden, seine Oberfläche zu erreichen. "Weil der Mars nicht den Schutz hat, den die Erde hat, ist die Bedeutung von Stürmen für eine Mars-Kolonie viel größer", sagte Roger Dube, ein Physiker am Rochester Institute für Technologie in New York.

Starke Weltraumstürme können eine tödliche Welle von Röntgenstrahlen und energiereicher Partikel aussenden, die für Millionen von Menschen auf der Erde ernsthafte Folgen haben könnten. Eine solche Sonneneruption hat während eines Sonnensturms im März 1989 in Quebec die Stromversorgung zusammenbrechen lassen und störte den Strom und die Kommunikation quer durch Nordamerika.

"Wegen des Einflusses, den die Stürme auf Satelliten, Stromnetze, GPS und Telekommunikation haben können, ist es immer wichtiger geworden, Weltraumwettervorhersagen zu haben", äußerte Dube gegenüber Space.com. Die gleiche Bedrohung wäre für jegliche Mondbasis oder für eine bemannte Mission auf dem Weg zum Mars oder sonstwohin vorhanden.

Warnzeichen für Weltraumstürme

Künstlerische Darstellung einer künftigen Marsbasis
Oben: Künstlerische Darstellung einer möglichen künftigen Marsbasis. Eine solche Basis wäre den Gefahren eines Sonnensturms und des Weltraumwetters stärker ausgesetzt als dies für Satelliten und Astronauten in der Nähe der Erde der Fall ist. (Photo: NASA)
Eine bessere Sonnenvorhersage aufzubauen bedeutet mehr als nur zusätzliche Satelliten zu starten, die die Sonne beobachten. Dube und seine Kollegen wollen künstlicher Intelligenz (KI) die entscheidenden Signaturen beibringen, die einen nahe bevorstehenden Sonnensturm einläuten.

Vergangene Bemühungen haben versucht, solche Signaturen von Sonnenstürmen anhand von Daten zu finden, die von einem einzigen Raumfahrzeug gesammelt wurden. Die neue Studie wird neurale Netzwerke nutzen, um Daten von allen Satelliten und Sonnenobservatorien durchzugehen.

"Wir entwickeln Algorithmen für die künstliche Intelligenz, die es ihr erlaubt, nicht nur herkömmliche, auf die Zeit basierte Daten aufzunehmen, sondern es den neuronalen Netzwerken erlaubt, Bilddaten aufzunehmen und zu verarbeiten", erklärte Dube.

Indem es der künstlichen Intelligenz möglich ist, Bilddaten der Sonne zu analysieren, würde dies ihr erlauben, die Gerätetechnik der NASA zu nutzen - wie zum Beispiel den Sonnenforschungssatelliten "Solar Dynamics Observatory (SDO)". Dieser kann die Sonne mit einer Auflösung beobachten, die zehnmal höher als hochauflösendes Fernsehen (HD TV) ist.

Das neuronale Netzwerk der künstlichen Intelligenz wird auf ein Parallelverarbeitungnetzwerk bauen, das 600 mal mehr Rechenleistung als ein Spitzencomputer hat, der über einen 3-Gigahertz-Prozessor verfügt. Dies würde es der künstlichen Intelligenz erlauben, die Daten schnell zu verarbeiten, die von den vielen verschiedenen Quellen kommen, welche die Sonne beobachten.

Ein Entwarnungssensor auf dem Mars

Die

Internationale Raumstation, wie sie durch die Aurora der Erde fliegt
Oben: Die Internationale Raumstation, wie sie durch die Aurora der Erde fliegt. Das Bild wurde von dem japanischen Astronauten Soichi Noguchi gemacht und am 5. April 2010 veröffentlicht. (Photo: Astro_Soichi)
Sensoren oder kleine Sonnenobservatorien auf dem Mars könnten die Instrumente, die ein Auge auf die Sonne haben, ebenfalls ergänzen. Siedler auf dem Mars würden aber auch ein System brauchen, das sie warnen würde, Schutz vor jeglichem einfallenden Sonnensturm zu suchen, weil solche Stürme keine hörbaren oder sichtbaren Hinweise für die Menschen geben, die den Sturm erfahren.

Eine zweite Phase der neuerlichen Anstrengungen der NASA beinhaltet die Entwicklung eines Entwarnungssensors, der messen kann, wie ein Sturm sich auf dem Boden entwickelt. Ein solcher Sensor kann dann ein Signal geben, wann immer der Sturm endgültig vorübergezogen ist.

"Wir müssen ihn auf der Raumstation testen, vielleicht irgendwann einmal auf dem Mond, falls es eine Mission dort geben wird, und schließlich muss er bei einer Kolonie auf dem Mars zum Einsatz kommen", meint Dube.

Sensoren könnten auch Weltraumreisende auf ihrem Weg zum Mars oder zu anderen Zielen im ganzen Sonnensystem schützen. Ein Warnsignal würde den Astronauten ein Zeichen geben, um an Bord eines Raumfahrzeuges in einem abgeschirmten Sicherheitsraum Schutz zu finden bis die Gefahr vorüber wäre.

Zwischen einer halben Stunde und drei Tagen

Die verlässlichsten Vorhersagen für gefährliches Weltraumwetter kommen derzeit von einer ESA-/NASA-Mission am Lagrangepunkt L1. Dies ist einer von mehreren Orten eines dynamischen Gleichgewichtes, an denen sich die Gravitationskräfte der Sonne und der Erde und die Fliehkraft durch die orbitale Bewegung eines Raumfahrzeuges gegenseitig aufheben.

"Das Raumfahrzeug 'SOHO' und andere Sonnensatelliten agieren fast wie Bojen, die, wenn sie eine Monsterwelle eines Sonnensturms entdecken, der Erde eine Vorwarnung übermitteln. Die Erde hat dann noch eine halbe Stunde Zeit, bis die Welle dort eintrifft", erläuterte Dube.

Die NASA und die Wetter- und Ozeanografiebehörde der Vereinigten Staaten (NOAA) senden dann wiederum - basierend auf den Warnungen der Sonnenwächter - Vorwarnungen an kommerzielle Fluglinien, Energieversorger oder Satellitenbetreiber.

Aufnahme der Sonne mit Sonnenflecken, gemacht vom

Michelson-Doppler-Bildwandler (MDI) an Bord von SOHO
Oben: In dieser Aufnahme sieht man die Rückkehr von Sonnenflecken. Sie wurde von einem Video gemacht, das das Raumfahrzeug SOHO während der Wintermonate der Jahre 2009/2010 gedreht hat. Die Daten wurden durch den Michelson-Doppler-Bildwandler (MDI) an Bord von SOHO gesammelt. (Photo: SOHO/MDI - ESA & NASA)
Trotzdem könnte die Verbesserung des Vorhersagevermögens auf drei Tage Beinaheunfälle verhindern helfen und bessere Vorbereitungsmaßnahmen auf dem Boden sicherstellen. Schließlich ist eine halbe Stunde nicht gerade viel Zeit, damit Menschen reagieren können.

"Man weiß nie, wann der Sturm zuschlagen wird", sagte Dube. "Das kann an einem Sonntagmorgen um 2:00 Uhr passieren."

Quelle: Space.com
Bearbeitet von: Joachim Dietlicher


letzte Änderung am 21. April MMX