AI NASA przewiduje aktywne regiony Słońca 12 h wcześniej

Centrum naukowe COFFIES NASA opracowało model uczenia maszynowego, który potrafi przewidzieć pojawienie się aktywnych regionów na Słońcu nawet 12 godzin przed ich wystąpieniem. Model, opisany w czasopiśmie „Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation”, wykorzystuje architekturę transformera z przesuwanym oknem do wykrywania subtelnych zmian w falach akustycznych i polach magnetycznych pod powierzchnią Słońca.

W skład zespołu COFFIES wchodzą naukowcy z New Jersey Institute of Technology, Uniwersytetu Princeton oraz Centrum Badawczego Ames NASA. Przeanalizowali oni dane z Solar Dynamics Observatory NASA i wykorzystali superkomputery w Ames. Alexander Kosovichev, współbadacz COFFIES z NJIT, powiedział, że technika identyfikuje prekursory w niewielkich zmianach mocy akustycznej Słońca, porównując to do „lekkiej zmiany rytmu w bardzo hałaśliwej orkiestrze”.

Aktywne regiony to skupiska pól magnetycznych, które przebijają się przez powierzchnię Słońca jako plamy słoneczne. Są one głównym źródłem rozbłysków słonecznych i koronalnych wyrzutów masy, które mogą zagrażać astronautom, wyłączać satelity i zakłócać łączność radiową na Ziemi. Obecne prognozy operacyjne Centrum Prognoz Pogody Kosmicznej NOAA i Sił Powietrznych USA monitorują aktywne regiony już widoczne na Słońcu, aby oszacować prawdopodobieństwo rozbłysków.

Nowy model AI przesuwa okno o stałym rozmiarze po długiej osi czasu aktywności słonecznej, skupiając się na najnowszych danych, jednocześnie zapamiętując ogólne wzorce. Dzięki temu prognostycy mogą przewidywać przybliżone lokalizacje pojawiających się plam słonecznych, zamiast polegać na liczeniu już widocznych. Model nie jest jeszcze gotowy do operacyjnych prognoz w czasie rzeczywistym, ale zespół planuje jego walidację na wielu znanych zdarzeniach słonecznych.

COFFIES, czyli Consequence Of Fields and Flows in the Interior and Exterior of the Sun, to jedno z trzech centrów naukowych NASA DRIVE. Koncentruje się na powiązanych procesach leżących u podstaw aktywności Słońca i jego 11-letniego cyklu. Michelangelo Romano, zastępca dyrektora Biura Analiz Pogody Kosmicznej Moon to Mars NASA, powiedział, że model może zapewnić nowe możliwości przewidywania potencjalnych miejsc rozbłysków z wyprzedzeniem, oferując dodatkowe wsparcie dla misji NASA.

Monitorowanie pogody kosmicznej przez NASA ma kluczowe znaczenie dla misji Artemis na Księżyc i przyszłych załogowych misji na Marsa. Zespoły NASA i NOAA współpracują, aby przekształcić badania w narzędzia operacyjne, w tym Space Radiation Analysis Group, Moon to Mars Space Weather Analysis Office i Community Coordinated Modeling Center. Przewidywanie pojawiania się regionów plam słonecznych, zwłaszcza po niewidocznej stronie Słońca, może uzupełnić obecne modele używane przez te zespoły.