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太陽是一個動盪的地方，容易發生質子和電子粒子風暴，這些風暴可以快速穿越 1.5 億公里的空間距離，衝擊地球大氣層，可能擾亂衛星服務，破壞電信網路，導致電網停電，並危及高空飛機以及 國際空間站上的宇航員。 隨著太陽風暴週期預計在未來三到五年內達到高峰期，約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室 (APL) 的科學家正在尋找方法來收集和分析資訊，以便他們能夠 預測嚴重的太陽風暴。
太陽風暴是由太陽耀斑和日冕物質拋射 (CMEs) 引起的，它們產生帶電粒子，如果這些粒子朝著地球磁場的方向噴射，就會衝擊地球磁場。 APL 科學家試圖分析的大部分太陽風暴資訊來自活動磁層和行星電動力學響應實驗 (AMPERE)，這是一個 由美國國家科學基金會資助的 400 萬美元專案，APL 於 2008 年 6 月與波音公司和銥星通訊公司共同啟動，旨在監測地球高層大氣中的磁場擾動。 AMPERE 的核心是一個擁有 66 顆銥星衛星的通訊網路，每顆衛星都配備了能夠監測地球磁場的磁力計。
銥星的衛星 (pdf) 在距地表約 780 公里的近圓形近地軌道 (LEO) 上執行，速度約為每小時 27,000 公里，大約 100 分鐘繞地球一週。 在六個軌道平面中的每個平面上有 11 顆衛星，它們的路徑大致在北極和南極上空相交。
隨著過去幾十年中 基於衛星的通訊 的普及，它實現了全球定位系統 (GPS) 以及某些網際網路、電視和電話服務，“我們現在比以往任何時候都更依賴空間技術，”APL 科學家和 AMPERE 首席研究員布萊恩·安德森說。“我懷疑，在這個 [即將到來的] 太陽活動週期中，我們將瞭解到我們到底有多麼敏感。”
太陽風暴有時會造成輻射損傷或在衛星或航天器計算機處理器中引入錯誤，導致它們功能異常、發生故障（有時是永久性的）或以其他方式“行為不端”，安德森說，他補充說，大部分此類活動都沒有向公眾報告，因為特別是在商業航天系統領域，運營商往往非常不願承認他們遇到了可能讓投資者感到沮喪的問題。 建立更快速、更準確地預測空間天氣的能力，將使衛星運營團隊、空間計劃以及其他依賴地球空間環境資產的技術能夠重新定位衛星和/或關閉非關鍵元件，以及推遲關鍵操作（例如上傳新軟體或軌道機動），這些操作可能會受到風暴效應（例如穿透性輻射增加）的不利影響。
日冕物質拋射離開太陽時的速度範圍為每秒 20 到 2,000 公里或更高。 估計它們到達地球電離層的時間很困難，因為它們的速度會因與太陽風的相互作用而發生變化，太陽風是從太陽持續吹出的帶電氣體流，速度約為每秒 400 公里。 光、X 射線和日冕物質拋射本身可以在 太陽爆發後幾分鐘到幾天內的任何時間到達大氣層。
AMPERE 在 8 月份朝著即時測量邁出了重要一步，當時波音公司建立了一條新的資料通道，用於以每 兩到 20 秒 的速率從銥星衛星傳輸 AMPERE 磁場樣本。 之前的取樣大約每 200 秒進行一次，頻率不足以捕捉有關太陽風暴引起的電流流入和流出電離層的資訊，包括這些電流的位置和強度及其對地球磁場的影響，安德森說。
流入和流出電離層的電流（AMPERE 正在監測這些電流）對電離層以及總體大氣層具有各種影響，這些影響可能會導致跟蹤近地軌道空間碎片、使用 GPS 系統甚至地面發電廠出現問題——正如 1989 年地磁暴導致魁北克電網癱瘓 時的情況一樣，安德森說，他補充道，“運營商不知道發生了什麼。” AMPERE 的目標之一是能夠向此類關鍵運營部門提前發出警報，告知他們何時可能受到太陽風暴的影響。
隨著資料以更接近即時的間隔傳入，“AMPERE 將使我們能夠看到地磁暴及其對地球的影響，就大氣中的能量沉積而言，”安德森說。“我們從未擁有過任何資產，可以讓我們測量任何基本電動力學量、電流或電場，從而貫穿整個地磁暴並觀察會發生什麼。” 他補充說，更頻繁地收集更多資訊的能力“有點像擁有了一架新的望遠鏡，最終讓您看到了以前從未見過的東西”。
AMPERE 已經與國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 空間天氣預報中心 共享資訊，而銥星的下一代衛星網路（恰如其分地稱為銥星 NEXT）預計將與 NOAA、NASA 和其他政府實體更緊密地合作。 從 2015 年開始部署在軌道上的 72 顆 NEXT 衛星中的每一顆都將具有攜帶來自 NOAA 和其他團體的感測器的能力進入軌道，從而提供即時的雙向通訊。
幻燈片：衛星網路為風暴般的空間天氣做準備