Die NASA hat effektiv eine künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt, um Daten von Sonnenstürmen zu analysieren und so ein Frühwarnsystem zu etablieren. Dieses System soll unserer Erde einen bedeutenden Vorlauf von etwa 30 Minuten bieten, bevor ein potenziell zerstörerischer Sonnensturm eine spezifische Region erreicht.

NASA entwickelt Vorhersagemodell

Um das Ausmaß der Bedrohung zu verstehen, müssen wir nur auf Ereignisse wie den Stromausfall in Quebec vor etwa 35 Jahren oder das berüchtigte Carrington-Ereignis vor über 150 Jahren zurückblicken. Beide Ereignisse wurden durch starke Sonnenstürme ausgelöst, wobei der letztere in der Lage wäre, unsere moderne Strom- und Kommunikationsinfrastruktur massiv zu zerstören, wenn er sich heute wiederholen würde.

Das Team der NASA unter der Leitung von Vishal Upendran vom Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics in Indien war angesichts dieser Gefahr nicht untätig. Sie haben eine KI zur Hilfe genommen und Daten von Satelliten wie ACE, Wind, IMP-8 und Geotail genutzt, um ein Vorhersagemodell zu entwickeln.

Das Carrington-Ereignis, benannt nach dem britischen Astronomen Richard Carrington, war eine massive Sonneneruption, die im Jahr 1859 stattfand. Es ist das stärkste dokumentierte Ereignis seiner Art in der Geschichte und hatte weitreichende Auswirkungen auf der Erde. Telegrafenleitungen weltweit versagten, in einigen Fällen fingen sie sogar Feuer. Die Nordlichter, die normalerweise in hohen Breitengraden sichtbar sind, wurden so weit südlich wie Kuba und Hawaii beobachtet. Sie sollen so hell gewesen sein, dass man in der Nacht Zeitungen lesen konnte.

„Vorhersagen in weniger als einer Sekunde“

Aber es reichte nicht aus, einen herannahenden Sonnensturm zu erkennen. Das Modell musste auch die Auswirkungen des Sturms vorhersagen, wenn er die Erde erreicht. Deshalb wurden auch Daten von Stationen an der Oberfläche gesammelt, die von vergangenen Stürmen betroffen waren.

Hier kommt DAGGER (Deep leArninG Geomagnetic pErtuRbation) ins Spiel, ein Deep-Learning-Modell, das vom NASA-Team eingesetzt wird. Sein Name könnte bald so bekannt werden wie Alexa oder Siri in den Haushalten, wenn man sich seine beeindruckenden Spezifikationen ansieht.

Die Geschwindigkeit von DAGGER ist bemerkenswert. „Nach Angaben des Teams kann das Modell Vorhersagen in weniger als einer Sekunde treffen, und die Vorhersagen werden jede Minute aktualisiert“, erklärt die NASA. Das ist ein Quantensprung im Vergleich zu früheren Algorithmen, die so lange brauchten, um Ergebnisse zu liefern, dass praktisch keine Vorwarnzeit mehr blieb.

Nur wenige sind direkt gefährdet

Das Computermodell „könnte wie eine Tornadosirene für lebensbedrohliche Stürme im amerikanischen Kernland Alarm für gefährliches Weltraumwetter schlagen“, so die NASA weiter. Für die Menschen auf der Erde bedeute das eine Vorwarnzeit von rund 30 Minuten.

Sonnenstürme können eine Menge Störungen verursachen, aber sie sind für Menschen auf der Erdoberfläche normalerweise nicht direkt tödlich. Die Erdatmosphäre und das Magnetfeld der Erde bieten einen effektiven Schutz gegen die schädlichen Auswirkungen von Sonnenstürmen.

Für Astronautinnen und Astronauten im Weltraum, die nicht durch das Magnetfeld der Erde geschützt sind, können Sonnenstürme eine ernsthafte Bedrohung darstellen. Sie können einer erhöhten Strahlung ausgesetzt sein, die zu gesundheitlichen Problemen wie Krebs führen kann. Das kann auch für Menschen gelten, die sich in großen Höhen befinden, etwa auf Bergen oder in einem Flugzeug.

Risiken bestehen auch für Patientinnen und Patienten in Krankenhäusern, die von lebenserhaltenden Geräten abhängig sind.

Sonne nähert sich ihrem Höhepunkt

Eine weitere Herausforderung, die DAGGER meistert, ist die Fähigkeit, die Auswirkungen eines Sturms überall auf der Erdoberfläche zu berechnen – eine enorme Rechenleistung. Diese Fähigkeit zur globalen Vorhersage ist von entscheidender Bedeutung, da zu jedem Zeitpunkt die Hälfte der Erde durch den Planeten selbst abgeschirmt ist und wir „Nacht“ erleben.

Der Start von DAGGER auf einer Open-Source-Plattform kommt zur rechten Zeit, da wir uns dem Höhepunkt des 11-jährigen Sonnenzyklus im Jahr 2025 nähern. Das gibt den Versorgungs- und Kommunikationsunternehmen genügend Zeit, DAGGER in ihre Bedrohungsanalysesysteme einzubauen und sich auf das schlimmste Sonnenwetter vorzubereiten.

„Schnelle und genaue globale Vorhersagen“

Auch wenn wir vielleicht keine Sirenen hören, die vor Tornados im Mittleren Westen der USA warnen, sorgt die Einführung von DAGGER dafür, dass die richtigen Stellen schneller als je zuvor vor drohenden Sonnenstürmen gewarnt werden. Dieses schnelle Benachrichtigungssystem ermöglicht eine effiziente Planung und Schadensbegrenzung.

„Mit dieser KI ist es nun möglich, schnelle und genaue globale Vorhersagen zu machen und Entscheidungen im Falle eines Sonnensturms zu treffen, um so die Verwüstung der modernen Gesellschaft zu minimieren oder sogar zu verhindern“, so Upendran. Er ist mitunter Hauptautor eines Artikels über das DAGGER-Modell, der in der Zeitschrift Space Weather veröffentlicht wurde.

DAGGER steht an der Schwelle zu diesem bedeutenden Durchbruch und ist ein Beweis für die Macht der KI bei der kontinuierlichen Erforschung und dem Verständnis des Kosmos.

Quelle: NASA; „Global Geomagnetic Perturbation Forecasting Using Deep Learning“ (Space Weather, 2022)

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