Wahana Layar Surya Dapat Membantu Deteksi Tornado Antariksa Sebelum Menghantam Bumi

Rendering artistik wahana antariksa di konstelasi SWIFT yang ditempatkan dalam formasi piramida segitiga antara Matahari dan Bumi. Layar surya memungkinkan wahana antariksa di ujung piramida untuk mempertahankan posisinya di luar L1 tanpa bahan bakar konvensional/Steve Alvey-University of Michigan

Para ilmuwan menyerukan generasi baru wahana antariksa untuk membantu mendeteksi cuaca antariksa berbahaya sebelum mencapai Bumi.

Menurut sebuah studi baru dari Universitas Michigan, spiral plasma mirip tornado, yang disebut tali fluks, dapat terbentuk dalam angin surya saat mengalir dari matahari.

Struktur yang berputar-putar ini dapat memperkuat letusan matahari dan berpotensi memicu badai geomagnetik yang mengganggu jaringan listrik, satelit, pesawat terbang, dan bahkan peralatan pertanian.

Namun dengan sistem pemantauan titik tunggal saat ini, banyak tornado antariksa ini tidak terdeteksi hingga terlambat.

Studi yang dipublikasikan di Astrophysical Journal ini menggunakan simulasi komputer canggih untuk memodelkan bagaimana letusan masif dari matahari berinteraksi dengan angin surya.

Letusan-letusan ini, yang dikenal sebagai lontaran massa koronal, melontarkan awan plasma panas yang sangat besar jutaan mil melintasi tata surya.

Simulasi mengungkapkan bahwa ketika awan-awan ini menerobos angin matahari yang bergerak lebih lambat, mereka dapat melepaskan tali fluks—spiral plasma dan medan magnet yang menyerupai pusaran.

Beberapa memudar dengan cepat, tetapi yang lain bertahan cukup lama hingga mengancam Bumi.

“Simulasi kami menunjukkan bahwa medan magnet dalam pusaran ini cukup kuat untuk memicu badai geomagnetik dan menyebabkan masalah nyata,” kata Chip Manchester, seorang profesor riset di Universitas Michigan dan penulis utama studi tersebut.

Badai geomagnetik adalah masalah serius.

Pada Mei 2024, salah satu badai tersebut mengganggu orbit satelit, memaksa pesawat untuk mengubah rute, dan bahkan mengacaukan sistem navigasi yang digunakan oleh traktor petani, yang mengakibatkan kerugian puluhan ribu dolar bagi beberapa pertanian.

Badai terjadi ketika medan magnet dalam angin matahari bertabrakan dengan medan magnet Bumi sendiri, terutama ketika angin matahari berorientasi kuat ke selatan.

Saat ini, pesawat ruang angkasa yang ditempatkan di titik L1 antara Bumi dan matahari memberikan peringatan dini dengan mengukur kecepatan, kepadatan, dan arah magnet angin matahari.

Namun, pengaturan ini memiliki kelemahan utama: seperti memantau badai dengan satu stasiun cuaca. Jika letusan matahari meluncurkan pusaran magnetik yang diarahkan sedikit melenceng dari pusatnya, wahana antariksa masa kini mungkin akan melewatkannya sama sekali.

"Teleskop dapat menunjukkan letusan yang meninggalkan matahari, tetapi jika bahaya terbentuk di luar angkasa antara matahari dan Bumi, kita tidak dapat melihatnya dari jarak tersebut," jelas rekan penulis studi Mojtaba Akhavan-Tafti.

"Ini masalah keamanan nasional. Kita perlu menemukan tali fluks ini lebih awal dan mengetahui seperti apa bentuknya saat mencapai Bumi."

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mengusulkan konstelasi wahana antariksa yang dikenal sebagai Space Weather Investigation Frontier, atau SWIFT.

Sistem ini akan mencakup empat wahana antariksa yang disusun dalam formasi seperti piramida.

Tiga wahana antariksa akan mengorbit dalam pola segitiga di L1, sementara wahana antariksa "hub" keempat akan berada lebih jauh, lebih dekat ke matahari.

Hub ini akan memberikan pandangan lebih awal terhadap tornado antariksa yang mendekat, yang berpotensi mempercepat peringatan hingga 40 persen.

Menempatkan wahana antariksa hub tersebut di luar L1 biasanya membutuhkan bahan bakar dalam jumlah yang tidak praktis untuk melawan tarikan gravitasi matahari.

Namun, berkat teknologi yang dikembangkan oleh misi Solar Cruiser NASA, wahana tersebut dapat menggunakan layar surya—lembaran material reflektif ultra-tipis, sekitar sepertiga ukuran lapangan sepak bola, yang memanfaatkan momentum sinar matahari itu sendiri.

Ini akan memungkinkan wahana antariksa untuk "berlayar" di luar angkasa dan mempertahankan posisinya tanpa membakar bahan bakar.

Para peneliti yakin SWIFT dapat merevolusi prakiraan cuaca luar angkasa, memberi operator jaringan listrik, maskapai penerbangan, dan pengendali satelit waktu yang mereka butuhkan untuk melindungi sistem-sistem penting.

Sebagaimana beberapa stasiun cuaca penting untuk memprediksi badai di Bumi, armada wahana antariksa mungkin merupakan satu-satunya cara untuk melihat gambaran lengkap badai di luar angkasa.