Сбой из космоса: могла ли частица от далекой сверхновой сбить лайнер с курса?

Поток высокоэнергетических частиц от далекого взрыва сверхновой звезды мог стать причиной внезапной потери высоты пассажирским авиалайнером в конце октября, что вынудило пилотов совершить аварийную посадку.

Инцидент произошел 30 октября с самолетом JetBlue Airbus A320, следовавшим из Канкуна (Мексика) в Ньюарк (Нью-Джерси). Согласно имеющимся отчетам, лайнер неожиданно резко снизился без видимой причины во время крейсерского полета над Флоридой. Хотя пилоты быстро восстановили контроль над машиной, не менее 15 пассажиров получили травмы, что вынудило экипаж совершить экстренную посадку в международном аэропорту Тампа. На этой неделе Airbus выпустил заявление, в котором причиной инцидента названо «интенсивное солнечное излучение», которое могло повредить «данные, критически важные для работы систем управления полетом». Производитель затем приостановил эксплуатацию 6000 самолетов A320 для распространения обновления программного обеспечения, устраняющего эту уязвимость.

Но здесь есть загвоздка: уровень солнечной радиации 30 октября был ничем не примечательным и никоим образом не приближался к значениям, способным повлиять на авиационную электронику, заявил Space.com Клайв Дайер, эксперт по космической погоде и радиации из Университета Суррея в Великобритании. Вместо этого Дайер, десятилетиями изучавший воздействие солнечной радиации на авионику, полагает, что бортовой компьютер пострадавшего самолета мог быть поражен космическим лучом — потоком высокоэнергетических частиц от далекого взрыва звезды, который мог путешествовать миллионы лет, прежде чем достичь Земли.

«[Космические лучи] могут взаимодействовать с современной микроэлектроникой и изменять состояние цепи, — сказал Дайер. — Они могут вызвать простой сбой бита, например, изменить 0 на 1 или 1 на 0. Они могут исказить информацию и заставить всё работать неправильно. Но они также способны вызывать аппаратные сбои, когда индуцируют ток в электронном устройстве и выжигают его».

Космические лучи часто возникают, когда массивные звезды взрываются в сверхновых в конце своей жизни. Эти взрывы ускоряют потоки протонов, выбрасывая их во Вселенную со скоростью света. Космические лучи постоянно бомбардируют атмосферу Земли, взаимодействуя с молекулами воздуха и порождая ливни экзотических частиц, таких как мюоны, высокоэнергетические нейтроны и позитроны. Когда эти частицы обрушиваются на Землю, они могут ударить в электронную схему внутри датчика самолета или бортового компьютера, вызывая то, что исследователи называют одиночным сбоем (single-event upset).

Всплески энергии от Солнца в виде солнечных вспышек также являются источником таких частиц и могут быть в десятки раз мощнее, а в экстремальных случаях — в тысячи раз, и, следовательно, более разрушительными, чем частицы от ливней космических лучей. Когда Солнце активно, инциденты, вызванные одиночными сбоями в авиационной электронике, могут становиться более частыми.

Фактически, менее чем через две недели после инцидента с JetBlue, потенциально опасные уровни солнечной радиации, вызванной мощной вспышкой на Солнце, сохранялись в атмосфере на высотах полета в течение нескольких дней. Таким образом, обновление ПО от Airbus имеет смысл, даже если, по словам Дайера, солнечная активность не могла быть причиной аварии с JetBlue.

«Задача производителей — создавать устойчивую электронику, особенно в критически важных для безопасности узлах, — сказал Дайер. — Небольшая проблема в том, что за последние 20 лет они стали беспечны, потому что не было никаких [значительных событий космической погоды]».

Для Дайера воздействие космической радиации на электронику космических аппаратов и самолетов — это профессиональный интерес всей жизни. В 1980-х годах он входил в команду, изучавшую одиночные сбои в космических аппаратах, а позже устанавливал радиационные мониторы на Concorde. Он считает, что одиночные сбои в авиационной электронике из-за космических лучей, хотя и редки, не являются беспрецедентными.

Более того, Дайер полагает, что инцидент 2008 года с рейсом Qantas 72, вероятно, был вызван именно таким ударом частицы. Тогда пострадавший самолет, Airbus A330, дважды самопроизвольно пикировал во время крейсерского полета над Тихим океаном, создавая кратковременные периоды почти невесомости. К сожалению, пассажиры не были готовы к тому, чтобы их внезапно подбросило в воздух, и многие получили серьезные травмы.

Дайер, выступавший в то время консультантом в расследовании, сказал, что, хотя инцидент был связан с неисправностями в электронных датчиках самолета, расследование завершилось, не найдя окончательной причины.

«Они так и не докопались до фундаментальной причины сбоя бита в устройстве, — сказал Дайер. — Это осталось открытым вопросом, что удивительно».

Учитывая, что Солнце в последнее время довольно активно, вероятность серьезных инцидентов, вызванных энергичными солнечными вспышками, возрастает.

«От Солнца могут исходить колоссальные всплески [частичной радиации], — сказал Дайер. — В тысячи раз сильнее, чем от космических лучей, и тогда многие самолеты могут столкнуться с проблемами».

Обновление программного обеспечения от Airbus, безусловно, было необходимо, даже если инцидент с JetBlue вряд ли был вызван солнечной активностью. На момент публикации Airbus еще не ответил на запрос  с просьбой прокомментировать ситуацию. Этот случай высвечивает новую уязвимость нашей технологической цивилизации, столь зависимой от микроэлектроники, перед лицом невидимых и непредсказуемых сил космоса. По мере того как воздушные перевозки становятся всё более насыщенными, а электронные системы — сложными, вопрос защиты «железа» и «софта» от внезапных ударов из глубин Вселенной превращается из теоретического в сугубо практический, требующий международной кооперации аэрокосмической отрасли, физиков и климатологов.