Περίεργα πράγματα έγιναν στη Γη στα τέλη Αυγούστου και τις αρχές Σεπτέμβρη του 1859. Τα δίκτυα του τηλέγραφου κατέρρευσαν, με τα καλώδια να βγάζουν σπίθες ή να λιώνουν, ενώ τις νύχτες ο ουρανός ήταν κατά διαστήματα τόσο φωτεινός που μπορούσε κανείς να διαβάσει εφημερίδα χωρίς τεχνητό φως. Μάλιστα, στις 2 Σεπτεμβρίου οι χρυσοθήρες που βρίσκονταν στα Βραχώδη Ορη των ΗΠΑ ξεγελάστηκαν από τα παιχνίδια της φύσης και ξεκίνησαν να τρώνε το πρωινό τους μέσα στη νύχτα πιστεύοντας ότι είχε ήδη ξημερώσει! Τα ασυνήθιστα αυτά φαινόμενα δεν ήταν παρά οι εκδηλώσεις μιας μαγνητικής υπερκαταιγίδας, που προκλήθηκε από τις τεράστιες ποσότητες ενέργειας που έφτασαν στον πλανήτη μας από τον Ηλιο μέσω του ηλιακού ανέμου. Στη σημερινή εποχή ένα αντίστοιχης έντασης φαινόμενο θα είχε καταστροφικές επιπτώσεις στα δίκτυα ηλεκτροδότησης και τηλεπικοινωνιών, εφόσον δεν μπορούσαμε να το προβλέψουμε και να προετοιμαστούμε κατάλληλα.
Ομως, και μικρότερης έντασης μαγνητικές καταιγίδες (που συμβαίνουν συχνότερα) μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα, όπως να θέσουν εκτός λειτουργίας τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους, να «τρελάνουν» τα GPS ή να απειλήσουν με επικίνδυνες ακτινοβολίες τους αστροναύτες.
Ωστόσο πριν από λίγες ημέρες ένας Ελληνας επιστήμονας πραγματοποίησε ένα τεράστιο βήμα προς την κατεύθυνση πρόβλεψης των μαγνητικών καταιγίδων και γενικότερα των συνθηκών που επικρατούν έξω από τον πλανήτη μας, του λεγόμενου «διαστημικού καιρού». Ο λόγος για τον καθηγητή Διαστημικής Φυσικής του πανεπιστημίου UCLA και συνεργάτη της NASA, Βασίλη Αγγελόπουλο.
Το όνομα του 48χρονου επιστήμονα από τη Θεσσαλονίκη έκανε τον γύρο του κόσμου στις 27 Σεπτεμβρίου, όταν το έγκριτο επιστημονικό περιοδικό «Science» δημοσίευσε τη μεγάλη του ανακάλυψη: τον μηχανισμό του γήινου μαγνητικού πεδίου που τροφοδοτεί τόσο τις διαστημικές (γεωμαγνητικές) καταιγίδες όσο και το θεαματικό σέλας στους πόλους της Γης.
«Δεν θα έλεγα ότι έχουμε φτάσει στο σημείο να μπορούμε να προβλέψουμε τις μαγνητικές καταιγίδες, αλλά έχουμε κάνει ένα πολύ μεγάλο βήμα για να κατανοήσουμε πώς γίνεται αυτή η μεταφορά της ενέργειας από τον Ηλιο προς τη Γη» δηλώνει ο δρ Αγγελόπουλος, που μιλάει στην «Espresso» για τη μεγάλη επιστημονική του επιτυχία.
«Μέχρι τώρα δεν ξέραμε πού ακριβώς γίνεται η μεγάλη μεταφορά ενέργειας από την ηλιακό άνεμο στην ατμόσφαιρα και την ιονόσφαιρα της Γης. Αυτό που ξέραμε μπορούμε να το περιγράψουμε ως διαστημικό κλίμα. Ξέραμε δηλαδή σε γενικές γραμμές ότι ο Ηλιος δίνει ενέργεια στην περιοχή της Γης και το ισχυρό μαγνητικό της πεδίο, τη μαγνητόσφαιρα, και η τελευταία συσσωρεύει αυτή την ενέργεια και την εκλύει έντονα κατά τη διάρκεια των μαγνητικών καταιγίδων. Αλλά πού ακριβώς γίνεται αυτή η μεταφορά της ενέργειας δεν το ξέραμε» λέει ο δρ Αγγελόπουλος.
Με τη βοήθεια οκτώ δορυφόρων, ο Ελληνας καθηγητής και η ομάδα του είχαν την ευκαιρία να παρατηρήσουν για πρώτη φορά με μεγάλη ακρίβεια μια ισχυρή μαγνητική καταιγίδα, που εκδηλώθηκε στις 2 Ιουλίου 2012. Μέχρι τότε οι επιστήμονες γνώριζαν ότι η εκρηκτική απελευθέρωση της ενέργειας γινόταν στην άκρη της γήινης μαγνητόσφαιρας, τη μαγνητική ουρά. Δεν γνώριζαν όμως ότι η έκλυση της ενέργειας έχει αποτέλεσμα τη δημιουργία μικρών σε μέγεθος, αλλά πανίσχυρων στρωμάτων ηλεκτρισμού (reconnection fronts).
«Αυτά είναι πολύ μικρά στρώματα, με πάχος γύρω στα 20 χιλιόμετρα, που ταξιδεύουν προς της Γη με ταχύτητα 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα» τονίζει ο κ. Αγγελόπουλος. Παρότι το μέγεθός τους είναι μικρό σε σχέση με τις γιγαντιαίες αποστάσεις του Διαστήματος, «τα ηλεκτρικά στρώματα έχουν τόσο γιγάντια αποτελέσματα που αλλάζουν την μαγνητόσφαιρα και όλο το διαστημικό περιβάλλον της Γης».
Ενδεικτικό είναι ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται με αυτή τη διαδικασία ισοδυναμεί με εκείνη που εκλύεται σε έναν σεισμό 7 Ρίχτερ ή εκείνη που παράγουν όλοι οι ηλεκτροπαραγωγοί σταθμοί της Γης σε μισή ώρα.
Σύμφωνα με τον δρα Αγγελόπουλο, η ανακάλυψη αυτή ήταν το μεγαλύτερο και το δυσκολότερο βήμα για την πρόβλεψη των μαγνητικών καταιγίδων και θα αποτελέσει τον οδηγό για τον σχεδιασμό των επόμενων αποστολών, που θα ξεκινήσουν σύντομα.
Στόχος του δόκτωρα Αγγελόπουλου είναι να μπορούμε να γνωρίζουμε για την έλευση μια μαγνητικής καταιγίδας δύο ώρες προτού αυτή εκδηλωθεί. Για να γίνει αυτό, όμως, χρειάζεται εξοπλισμός που δεν υπάρχει σήμερα.
«Οπως πριν από εκατό χρόνια είχαμε ανάγκη από δεδομένα από πολλά σημεία της Γης για να δούμε ποια είναι η θερμοκρασία, η πίεση, ο άνεμος και να μπορέσουμε να καταλάβουμε τον ατμοσφαιρικό καιρό, έτσι και στο Διάστημα έχουμε την ανάγκη να καταλάβουμε τον διαστημικό καιρό και για να το κάνουμε αυτό, χρειαζόμαστε πολλούς σταθμούς που να παίρνουν μετρήσεις» λέει και προσθέτει:
«Πρέπει να βρούμε τρόπους να παράγουμε μικρά διαστημόπλοια κατά δεκάδες ή εκατοντάδες, να τα στείλουμε εκεί έξω και να κάνουν συντονισμένες μετρήσεις από πολλά σημεία. Αυτός είναι ο στόχος και εκεί πρέπει να πάμε ως τομέας».
Μπορεί ο Βασίλης Αγγελόπουλος και οι άλλοι επιστήμονες του φημισμένου εργαστηρίου Jet Propulsion Laboratory της NASA να «παλεύουν» ώστε κάποια ημέρα να γίνει εφικτή η πρόβλεψη των μαγνητικών καταιγίδων, ωστόσο στον θαυμαστό κόσμο του διαδικτύου τέτοιες «προβλέψεις» υπάρχουν ήδη.
Μια τέτοια «είδηση» για επικείμενο χτύπημα μαγνητικής καταιγίδας κυκλοφόρησε στο ίντερνετ τον περασμένο Μάιο, οπότε μάλιστα γινόταν λόγος για δραματικές επιπτώσεις και για τα ενδεικνυόμενα μέτρα προστασίας. Φυσικά, η «πρόβλεψη» δεν επαληθεύτηκε.
Οι δύο διαστημικές αποστολές με ελληνική υπογραφή
Η ανακάλυψη αυτή δεν θα ήταν δυνατή χωρίς τους πέντε δορυφόρους των προγραμμάτων «Themis» και της «Artemis» της NASA, που αποτέλεσαν τον βασικό κορμό παρατήρησης του φαινομένου της γεωμαγνητικής καταιγίδας.
Εισηγητής, σχεδιαστής και επικεφαλής επιστήμονας και των δύο αποστολών υπήρξε επίσης ο δρ Αγγελόπουλος. Μάλιστα τον Νοέμβριο του 2010 είχε μιλήσει αναλυτικά στην «Espresso» για τους στόχους και τα πρώτα ερευνητικά αποτελέσματα των προγραμμάτων αυτών.
Το καταπληκτικό με τους συγκεκριμένους δορυφόρους είναι ότι έχουν ήδη ξεπεράσει τα πέντε χρόνια λειτουργίας και εκτιμάται ότι θα δουλέψουν για ακόμη πέντε, ενώ ο αρχικός σχεδιασμός προέβλεπε μόλις δύο χρόνια «ζωής». Αυτό, αφενός, οφείλεται στην πολύ καλή δουλειά που έκαναν οι μηχανικοί της NASA και, αφετέρου, στον έξυπνο σχεδιασμό των αποστολών από τον πολυμήχανο Ελληνα επιστήμονα, που τοποθέτησε τους δορυφόρους σε σημεία του διαστημικού χώρου που επιτρέπουν «μανούβρες» στην τροχιά τους με ελάχιστη κατανάλωση καυσίμων.
Εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός ότι οι πέντε αυτοί δορυφόροι στοίχισαν μόλις 200 εκατομμύρια δολάρια, τη στιγμή που άλλες αποστολές με λιγότερους δορυφόρους (π.χ. η ευρωπαϊκή Cluster) κόστισαν δύο δισεκατομμύρια δολάρια.
«Ιδίως σε εποχές που τα χρήματα έρχονται δύσκολα, πρέπει κανείς να βρει τρόπους να δημιουργεί περισσότερη δουλειά από λιγότερα χρήματα. Και ένας καλός τρόπος γι' αυτό είναι να σχεδιάζει τις αποστολές σκεπτόμενος και το μέλλον, δηλαδή όχι μόνο το τι μπορούν να κάνουν τώρα, αλλά και τι μπορούν να κάνουν στο μέλλον σε συνδυασμό με άλλες αποστολές» σημειώνει ο Ελληνας ερευνητής.
Εφιαλτικά σενάρια για μεγάλες καταστροφές
Η μαγνητική σούπερ καταιγίδα του 1859 σημειώθηκε σε μια εποχή που η χρήση του ηλεκτρισμού ήταν εξαιρετικά περιορισμένη, καθώς δεν είχε καν εφευρεθεί ο ηλεκτρικός λαμπτήρας (1879).
Ποιες θα είναι οι επιπτώσεις, όμως, αν ένα τέτοιο φαινόμενο συμβεί σήμερα, οπότε η ανθρωπότητα (τουλάχιστον στις αναπτυγμένες χώρες) είναι απόλυτα εξαρτημένη από τις ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές;
Στο ερώτημα αυτό απαντά ο ασφαλιστικός κολοσσός Lloyd’s, που μελέτησε το υποθετικό αυτό σενάριο σε συνεργασία με Αμερικανούς επιστήμονες.
Σύμφωνα με τη σχετική μελέτη, που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Ιούνιο, σε μια τέτοια (ακραία) περίπτωση τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας θα διατρέξουν τις τηλεφωνικές γραμμές, τα δίκτυα ηλεκτρικού και μεταφορών (π.χ. σιδηροτροχιές), με αποτέλεσμα τη διακοπή της λειτουργίας τους. Το σημαντικότερο πρόβλημα θα είναι η καταστροφή των τεράστιων μετασχηματιστών που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροδότηση και το μεγαλύτερο στοίχημα η ταχεία αντικατάστασή τους.
Σύμφωνα με τη μελέτη, αν δεν υπάρχουν αναπληρωματικοί μετασχηματιστές άμεσα διαθέσιμοι, τα προβλήματα στην ηλεκτροδότηση θα διαρκέσουν τουλάχιστον πέντε μήνες και οι επιπτώσεις στην οικονομία Αμερικής και Ευρώπης θα κυμανθούν μεταξύ 600 δισ. και 2,6 τρισ. δολαρίων!
Το καλό, πάντως, είναι ότι οι μαγνητικές υπερκαταιγίδες όπως εκείνη του 1859 σπανίζουν, με περίοδο επανάληψης από 100 έως 250 χρόνια.
Aπό το Αριστοτέλειο στην Καλιφόρνια!
Ο Βασίλης Αγγελόπουλος γεννήθηκε το 1965. Το 1986 αποφοίτησε από το τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και στη συνέχεια, με υποτροφία του Ιδρύματος Φουλμπράιτ, έκανε τις μεταπτυχιακές σπουδές και το διδακτορικό του στο UCLA.
Στο ίδιο πανεπιστήμιο διδάσκει σήμερα διαστημική φυσική, ενώ συνεργάζεται στενά με τη NASA πάνω σε ερευνητικά προγράμματα. Σε αντίθεση με όσα λέγονται για το επίπεδο των ελληνικών πανεπιστημίων, ο δρ Αγγελόπουλος μιλάει με θερμά λόγια για το ΑΠΘ.
«Αν αναπολήσω τα χρόνια στη Θεσσαλονίκη, το πιο σημαντικό πράγμα που θα ήθελα να πω είναι ότι η εκπαίδευση που έλαβα στο Αριστοτέλειο με προετοίμασε πλήρως για τις σπουδές στην Αμερική. Ηταν πολύ σημαντικό αυτό για μένα, ότι πήρα καλές βάσεις, και αυτό το οφείλω στους καθηγητές μου και στον χρόνο που αφιέρωσαν σε εμάς τους φοιτητές. Αυτή η σχέση παραμένει πολύ έντονη».
