Ein Team von Astrophysikern und Datenwissenschaftlern des COFFIES-Projekts der NASA (Consequence Of Fields and Flows in the Interior and Exterior of the Sun) hat ein neuartiges Modell für maschinelles Lernen entwickelt, das in der Lage ist, die Entstehung aktiver Sonnenregionen bis zu 12 Stunden vor ihrem Erscheinen vorherzusagen. Da die Menschheit künftige bemannte Missionen zum Mond und zum Mars plant, ist die Vorhersage des Weltraumwetters wichtiger denn je, um Astronauten, Satelliten und die irdische Kommunikation zu schützen.
Die Wissenschaft hinter den Sonnenstürmen
Die Sonne befindet sich in einem ständigen Zustand heftiger Veränderungen, bei denen lokale Magnetfelder durch die Sonnenoberfläche brechen und Sonnenflecken bilden. Diese Flecken dienen als Haupttreiber für schwere Weltraumwetterereignisse wie Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe. Um diese Phänomene frühzeitig zu erkennen, haben Forscher des New Jersey Institute of Technology (NJIT), der Princeton University und des NASA Ames Research Center auf fortschrittliche künstliche Intelligenz zurückgegriffen. Durch die Analyse von Daten des Solar Dynamics Observatory konnte das Team winzige Schwankungen in akustischen Wellen aufspüren, die sich unter der Sonnenoberfläche bilden, bevor Sonnenflecken aufsteigen.
Eine Revolution in der Weltraumwettervorhersage
Während herkömmliche Methoden sichtbare Sonnenflecken überwachen, nutzt der neue KI-Ansatz eine spezialisierte Transformer-Architektur mit gleitendem Fenster. Diese erkennt kleinste Reduzierungen der akustischen Aktivität und des Magnetfelds, die bisher schwer zu erfassen waren. Die im Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation veröffentlichte Methode ermöglicht es Meteorologen, die ungefähren Standorte künftiger Sonnenflecken vorherzusagen und Teams wie dem Moon to Mars Space Weather Analysis Office wertvolle Vorbereitungszeit zu verschaffen.
Sicherheit für Tiefraum-Entdecker
Obwohl das Modell noch weiter validiert werden muss, bevor es für den Echtzeitbetrieb bereit ist, zeigt es das enorme Potenzial der KI in der Heliophysik. Michelangelo Romano, stellvertretender Direktor des M2M SWAO, betont, dass diese Technologie entscheidende Vorteile zur Unterstützung künftiger NASA-Missionen bieten wird.
