Oben: Ein heftiger Koronaler Massenauswurf (KMA), der sich am 4. Januar 2002 an der Sonne ereignete. (Photo: SOHO)

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

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)

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

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)

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.

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)