NASA wil terug naar de maan. Maar gevaarlijke zonnestormen kunnen na 2024 weleens roet in het eten gooien.
NASA heeft een ambitieus doel voor ogen. Zo willen ze al in 2024 de eerste vrouw en de volgende man op het oppervlak van de maan afleveren. Wetenschappers adviseren in een nieuwe studie echter om vaart te maken. Want als de maanmissies vertragingen oplopen, komen we mogelijk in de knel met extreem ruimteweer.
Extreem ruimteweer
Onder extreem ruimteweer verstaan we extreme omstandigheden in de nabijheid van de aarde, veroorzaakt door de zon. Denk bijvoorbeeld aan hevige zonnestormen. Wat er eigenlijk tijdens een zonnestorm gebeurt, is dat de zon een hete stroom van geladen deeltjes in de richting van de aarde slingert. Op aarde hebben we daar gelukkig in de meeste gevallen niet zo’n last van omdat we worden beschermd door een magnetisch veld. Maar voor astronauten in de ruimte kan dit levensgevaarlijk zijn. Zo kan dit een aanzienlijk gezondheidsrisico vormen voor astronauten, maar heeft ook invloed op bijvoorbeeld de elektronica waarop zij bouwen.
Zorgen
Hoewel ons magnetische veld de meest gevaarlijke deeltjes afwendt, zijn we toch ook hier op aarde niet altijd veilig. “We maken ons met name zorgen over schade aan het elektriciteitsnet,” vertelt onderzoeker Mathew Owens in een interview met Scientias.nl. “Extreem ruimteweer kan apparatuur vernietigen en stroomstoringen veroorzaken, zoals we bijvoorbeeld in 1989 in de Canadese stad Quebec hebben gezien.” De zon zorgde er destijds voor dat een elektriciteitsnetwerk in Canada werd uitgeschakeld en zo’n zes miljoen mensen meer dan negen uur zonder stroom zaten. “Maar uiteraard brengt extreem ruimteweer ook een scala aan domino-effecten met zich mee,” vervolgt Owens. “Het vervangen van kapotte apparatuur neemt namelijk veel tijd in beslag.” Bovendien kunnen hevige zonnestormen satellieten uitschakelen, GPS-signalen blokkeren en radiocommunicatie verstoren.
Zonnecyclus
Wanneer de meeste zonnestormen zich voordoen, hangt af van de cyclus van de zon. Onze moederster doorloopt namelijk een grofweg 11 jaar durende cyclus die gekenmerkt wordt door een zonneminimum – een periode waarin de zon heel rustig is en weinig zonnevlekken en zonnevlammen genereert – en een zonnemaximum, waarin de ster juist veel actiever is. Onlangs zijn we een nieuwe zonnecyclus ingerold: de 25e.
Wat deze nieuwe zonnecyclus ons brengt, is afwachten. De ene cyclus is namelijk de andere niet. Soms verloopt zo’n cyclus vrij gemoedelijk en is de zon zelfs tijdens het zonnemaximum nog relatief rustig. Maar er zijn ook cycli geweest waarin het zonnemaximum gekenmerkt werd door een hoop onrust op de zon. De meningen over deze zonnecycli zijn echter verdeeld. Onderzoekers voorspelden eerder dat de 25e zonnecyclus – net als de 24e – relatief rustig zal verlopen. In totaal zullen we maar zo’n 115 zonnevlekken zien. Maar daar zijn Amerikaanse wetenschappers het niet helemaal mee eens. Zij voorspellen juist dat deze 25e zonnecyclus weleens de boeken in zou kunnen gaan als de heftigste ooit. Volgens hen zal de zon in de komende zonnecyclus tussen de 210 en 260 zonnevlekken produceren; een recordaantal. Owens brandt zich maar nergens aan. ”Mijn onderbuik gevoel zegt dat een kleine tot matige cyclus waarschijnlijker is dan een recordbrekend heftige cyclus,” vertelt hij. “Maar de zon heeft me al vaak verrast.”
De 25e zonnecyclus is dus begonnen. Naar verwachting zal de zon in aanloop naar het volgende zonnemaximum – dat naar verwachting in juli 2025 een feit zal zijn – steeds actiever worden. En dat betekent dat we mogelijk ook weer gevallen van extreem ruimteweer gaan zien. Wanneer? Dat is moeilijk te voorspellen, zo dachten onderzoekers. “Tot nu toe werd aangenomen dat het meest extreme ruimteweer heel grillig is en willekeurig optreedt,” vertelt Owens. “Er kon dus weinig worden gedaan om er zaken omheen te plannen.” Maar de onderzoeker stelt in zijn nieuwe studie dat het misschien toch mogelijk is om extreem ruimteweer te voorspellen. Hij baseert zich op een analyse van 150 jaar aan data over ruimteweer en ging op zoek naar patronen. En daar rolt een interessante conclusie uit.
Even en oneven cycli
De belangrijkste bevinding is dat extreem ruimteweer eerder optreedt aan het begin van de even genummerde zonnecycli en pas laat in de oneven cycli (zoals degene die net begint). Waarom dat zo is? “We weten het niet precies,” zegt Owens. “Maar het lijkt verband te houden met de oriëntatie van het magnetische veld van de zon, dat elke elf jaar omkeert, precies in het midden van het zonnemaximum. Het lijkt er dus op dat we het meest extreme ruimteweer te verduren krijgen als het magnetische veld van de zon tegenovergesteld is aan het magnetische veld van de aarde. Dit past goed bij wat we weten over hoe de zon het magnetische veld van de aarde activeert en verstoort.”
Voorspelling
Het onderzoek borduurt voort op een eerdere studie, die al aantoonde dat de kans op gematigd ruimteweer groter is tijdens het zonnemaximum en tijdens cycli met meer zonnevlekken dan in de periode rond het zonneminimum. De huidige studie stelt nu dus dat hetzelfde patroon geldt voor extreem ruimteweer. En dat is interessant. “Het onderzoek suggereert dat extreem ruimteweer dus wel te voorspellen is,” zegt Owens. “En dat kan ons vervolgens in staat stellen om ook betere weersvoorspellingen te doen voor de huidige zonnecyclus die nog zo’n 10 jaar duurt.”
Maanmissies
De bevindingen uit de studie hebben dan ook gevolgen voor de aankomende maanmissies die gepland staan voor halverwege de jaren twintig. “2024 zal waarschijnlijk het begin van het zonnemaximum markeren,” vertelt Owens. “Dit betekent dat de weersomstandigheden in de ruimte naar verwachting niet ideaal zullen zijn voor bemande vluchten. Omdat we echter een oneven cyclus inrollen, heeft het begin van het zonnemaximum toch de voorkeur boven het einde van het zonnemaximum. Anders gezegd, in de 25e zonnecyclus is het begin van het zonnemaximum waarschijnlijk minder gevaarlijk dan het einde ervan; tussen 2026 en 2029. Natuurlijk zou het zonneminimum – van dit moment – nog beter zijn.”
Het ziet er echter niet naar uit dat NASA nog vóór 2024 kan beginnen met hun Artemis-missies. 2024 is al hoog gegrepen. Stel dat de missies vertraging oplopen en pas na 2025 gelanceerd worden; dan heeft dat mogelijk grote gevolgen. De gevaarlijk geladen deeltjes die er tijdens hevige zonnestormen door de zon uitgespuwd worden, kunnen namelijk de gezondheid van astronauten aantasten. Het betekent dat NASA maar beter haast kan maken. Bovendien suggereren de bevindingen dat bij elke grote missie die na de komende vijf jaar wordt gepland – bijvoorbeeld aanstaande bemande missies naar Mars – er rekening gehouden moet worden met een grotere kans op extreem ruimteweer. Ook dus aan het begin van de volgende, even zonnecyclus. NASA, wees gewaarschuwd.
