Weltraumwetter-Vorhersager zählen und verfolgen Sonnenflecken derzeit erst, nachdem sie die Sonnenoberfläche durchbrochen haben. Ein neues KI-Modell des NASA-Wissenschaftszentrums COFFIES (Consequence Of Fields and Flows in the Interior and Exterior of the Sun) kann das Auftauchen dieser aktiven Regionen jedoch bis zu 12 Stunden vorher vorhersagen — ein potenzielles Frühwarnsystem für Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe, die Astronauten bedrohen, Satelliten lahmlegen und Funkverbindungen auf der Erde stören können.
Das Team, das Forscher des New Jersey Institute of Technology, der Princeton University und des NASA Ames Research Center zusammenführt, trainierte eine Sliding-Window-Transformer-Architektur auf Daten des Solar Dynamics Observatory, die auf Ames-Supercomputern verarbeitet wurden. Statt wie frühere Deep-Learning-Ansätze die gesamte Sonnenscheibe auf einmal zu scannen, bewegt das Modell ein Fenster fester Größe über eine lange Zeitlinie der Sonnenaktivität und erfasst dabei winzige Abfälle der akustischen Leistung und der Magnetfeldstärke, die eine aus dem Sonneninneren aufsteigende aktive Region markieren.
"Wir können die Magnetstruktur nicht direkt sehen, während sie noch durch das Sonneninnere aufsteigt", sagte Alexander Kosovichev, Co-Ermittler von COFFIES am NJIT. "Wir müssen nach indirekten Effekten suchen — sehr kleinen Veränderungen im Magnetfeld und im Muster der akustischen Wellen, die ständig durch die Sonne wandern. Die entwickelte Technik identifiziert Vorläufer einer aufsteigenden aktiven Region in leichten Veränderungen der akustischen Leistung der Sonne — eher wie eine leichte Rhythmusänderung in einem sehr lauten Orchester."
Die in der Zeitschrift Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation veröffentlichte Arbeit ist noch nicht bereit für operative Echtzeit-Vorhersagen; das Team plant jedoch, den Ansatz an vielen weiteren bekannten Sonnenereignissen zu validieren. Verfeinert könnte er die Modelle ergänzen, die heute vom Space Weather Prediction Center der NOAA, der US Air Force und dem Moon-to-Mars Space Weather Analysis Office der NASA genutzt werden — und den Vorhersagern einen Hinweis darauf geben, wo sich Flare-Gebiete bilden könnten, auch auf der von der Erde aus unsichtbaren Rückseite der Sonne.
Während die NASA Astronauten zum Mond und weiter zum Mars schicken will, könnte die Fähigkeit, sturmverursachende Regionen vorauszusehen, bevor sie an die Oberfläche treten, entscheidend sein, um sowohl die Crews als auch die Technologie zu schützen, auf die sie sich verlassen.
