Po členke rebríčka Forbes 30 pod 30 za rok 2024 v kategórii Veda a vzdelávanie Michaele Brchnelovej je pomenovaný asteroid – 31462 Brchnelova. Táto pocta bola súčasťou ocenenia za prvé miesto vo fyzike, ktoré získala ešte v roku 2014 ako 17-ročná na medzinárodnej vedeckej súťaži Intel ISEF.
Do astronomického krúžku začala chodiť ako 9-ročná, odvtedy prešla poriadny kus cesty. Vyštudovala letecké a vesmírne inžinierstvo na Technickej univerzite v holandskom Delfte, doktorát obhájila na univerzite KU Leuven v Belgicku.
Ešte v rámci štúdia pracovala pre Európsku vesmírnu agentúru, Nemeckú vesmíru kanceláriu či Kráľovský vyšší ústav pre obranu v Bruseli. Venuje sa vesmírnemu počasiu a popularizácii vedy medzi študentmi stredných škôl.
V rozhovore pre Forbes hovorí o svojej študijnej ceste, astronómii aj o slnečných erupciách, ktoré, ak budú mimoriadne silné, môžu výrazne zmeniť kvalitu nášho života na Zemi. Okrem toho vysvetľuje, ako vedci pomáhajú štátom pripraviť sa na také udalosti.
Kedy ste sa začali zaujímať o vesmír?
Keď som mala asi deväť rokov, začala som chodiť do Astronomického Klubu v Bratislave (AKB). Sú to super ľudia a sme doteraz v kontakte, vedúci krúžku bol koncom apríla dokonca aj na mojej doktorandskej obhajobe.
Bola som vtedy medzi nimi najmladšia, ostatné deti mali 13 až 14 rokov, ale všetci boli ku mne milí, brali ma na súťaže a snažili sa mi všetko vysvetliť… Ale musím sa priznať, že celkom na začiatku, keď som tam prišla, sa mi tam až tak nepáčilo (smiech).
Archív M. Brchnelovej
Prečo?
Pamätám si, že hneď na prvom stretnutí mi vedúci krúžku dal dva papiere plné rovníc, aby som sa ich naučila. Mala som deväť rokov, nevedela som ešte ani poriadne deliť a už vôbec nie riešiť trigonometriu alebo logaritmy.
Bola som príliš hrdá na to, aby som rodičom povedala, že sa mi tam nepáči, hlavne po tom, ako som ich niekoľko týždňov presviedčala, že to chcem skúsiť. Ako tvrdohlavé decko som zaťala zuby a povedala som si, že pár mesiacov zostanem. Nakoniec sa mi tam veľmi zapáčilo.
Slnko sledujeme neustále. Ak vidíme, že tam dôjde napríklad k výronu hmoty, snažíme sa zistiť, či tento výron môže zasiahnuť aj Zem.
MICHAeLA BRCHNELOVÁ, AEROSPACE VEDKYŇA
Vidieť svet ako vedec
V roku 2014 ste ako stredoškoláčka získali zlatú medailu na medzinárodnom veľtrhu vedy a techniky Intel ISEF (International Science and Engineering Fair – dnes už Regeneron ISEF, pozn. red.) v USA. Ako sa študent na takú súťaž kvalifikuje?
Na Slovensku sa každý rok koná skvelé podujatie – Festival vedy a techniky, kam sa človek môže prihlásiť len tak, keď má nejaký vedecký projekt. Projekty posudzuje porota, ktorá je zložená z pedagógov z vysokých škôl.
Oni aj rozhodnú, ktoré z detí pôjdu na ďalšie prehliadky a súťaže. Súťaží je viac, konajú sa v rôznych krajinách a najväčšie finále je v Amerike. Prvýkrát som tam bola v roku 2013 a o rok neskôr som išla opäť. Vďaka tomu, že som už mala dobrú spätnú väzbu zo súťaže pred rokom, som vedela, čo mám na mojom projekte vylepšiť a na čo sa sústrediť.
Aký to bol projekt?
Pozerali sme sa na jeden jav – keď vybuchne hviezda, zostanú po nej také krásne mračná, ktoré ste možno videli na obrázkoch z Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu. Veľmi veľa však o nich nevieme. Čo však vieme je to, že niekedy z oblastí, kde takéto mračná sú, prichádzajú vysoko energetické častice, ktoré nám môžu poškodiť napríklad satelity.
Ja som sa pokúšala jednou technikou odhadnúť, aké silné magnetické polia môžu v týchto mračnách byť. V súťažiach nejde o to, či je vaša teória alebo projekt na sto percent správny. Porotcovia sa pozerajú skôr na to, či študent chápe, prečo je tá téma dôležitá, či bol v rámci práce dostatočne kritický a ako to celé uchopil. Dôležité je, že spracováva nejakú vedeckú tému, ktorá má svoj význam pre spoločnosť a pristupuje k nej ako vedec.
Keď ste sa rozhodovali pre vysokú školu, bolo v hre aj niečo iné ako letecké a vesmírne inžinierstvo v Delfte?
Zvažovala som rôzne možnosti, od čistej astrofyziky až po inžinierstvo. Vyhral Delft aj preto, že v rámci štúdia sa tam od prvého ročníka študenti venujú len leteckému a vesmírnemu inžinierstvu, čiže od začiatku riešia lietadlá a satelity.
Na iných školách študenti musia najskôr absolvovať štúdium všeobecného, napríklad mechanického, inžinierstva a až následne sa špecializujú. A bolo to aj o cene. Napríklad vo Veľkej Británii stojí ročník štúdia viac ako 10-tisíc eur ročne, kým v Delfte je to dvetisíc eur. Keď ma tam teda zobrali, už som nad inými možnosťami ani neuvažovala.
Michaela Brchnelová počas jednej z prednášok. Foto: archív M. Brchnelovej
Počas štúdia ste pracovali pre Európsku vesmírnu agentúru (ESA), Nemeckú vesmíru kanceláriu aj Kráľovský vyšší ústav pre obranu. Aká bola vaša náplň práce?
Bola som pozitívne prekvapená, že nám ako praktikantom naozaj dali riešiť reálne projekty a nenechali nám len papierovačky. V ESA sme sa napríklad na konceptuálnej úrovni snažili analyzovať veľké množstvo rôznych geometrií takzvaných re-entry vozidiel. To sú lietadlá ktoré zostupujú z vesmíru cez atmosféru, ideálne tak, aby nezhoreli a dali sa počas letu stále kontrolovať.
Hlavne vo vysokých rýchlostiach je tepelná záťaž na nich kritická, keďže plazma, ktorá sa okolo týchto vozidiel vytvorí, môže mať aj 30-tisíc stupňov Celzia. V Nemecku zas majú jednu z najväčších vákuových komôr v Európe, kde sa certifikujú iónové motory, ktoré budú vyslané do orbitu.
Pomáhali sme klientom pri certifikácii ich motorov a analýze ich výkonu. Navyše, tá komora je obrovská, má dĺžku takmer 13 metrov, takže sme sa snažili ďalej zoptimalizovať jej chod, aby sme mohli ušetriť na jej chladení.
Ako ste sa dostali k propagácii vedy a vedeckých tém medzi stredoškolskými študentmi?
Mňa popularizácia vedy vždy bavila. Ukazovať ľuďom, hlavne študentom a žiakom, aká je veda super a čo všetko sa v nej dá robiť je nielen spôsob, ako ich inšpirovať a motivovať, ale aj spôsob, akým si sami viete pripomenúť, čo robíte a prečo.
Rebríček 30 pod 30 je plný inšpirácie. Foto: Pasha Borsai
Ako možno laikom vysvetliť zložité vedecké koncepty?
Vôbec to nie je ľahké a veľakrát si pritom človek uvedomí, čomu sám vlastne nerozumie. Prednášky som robila už počas strednej školy, v rámci aktivít Astronomického klubu v Bratislave.
Počas univerzity som na to veľa času nemala, ale teraz som sa k tomu znova vrátila. V Belgicku máme program, kde si zapíšeme témy, ktorým sa venujeme a učitelia zo stredných škôl si nás môžu zarezervovať na prednášky. Podobný program sme nedávno vybudovali aj v Nórsku, keď som bola na pár mesiacov na výskumnom pobyte. Zaujalo ich hlavne vesmírne počasie, čo je téma, ktorej sa venujem a „objednali“ si ma viackrát až za polárny kruh.
Čo (ne)vieme o vesmírnom počasí
Keď už o tom hovoríme, aké vlastne je počasie vo vesmíre? Ja viem len toľko, že vo vesmíre je zima…
(Smiech) Vesmírnym počasím označujeme podmienky vo vesmíre, hlavne v okolí Zeme, takže áno, teplota vesmírnej plazmy je jednou z nich. Pozeráme sa tiež na silu a smer magnetického poľa, rýchlosť a hustotu plazmy, ale aj možnú prítomnosť energetických častíc a žiarenia. Väčšina týchto aspektov je určená aktivitou Slnka, aj keď tých zdrojov môže byť viac, napríklad aj naša vlastná galaxia a vzdialené čierne diery.
Sledujete teda predovšetkým Slnko.
Slnko sledujeme neustále. Ak vidíme, že tam dôjde napríklad k výronu hmoty, snažíme sa zistiť, či tento výron môže zasiahnuť aj Zem. Netypické žiarenie, energetické častice a magnetické pole zo Slnka priamo ovplyvňujú aj naše magnetické pole, radiačné prostredie a aj našu atmosféru. Zmeny nášho magnetického poľa potom často vedú k tvorbe elektrických prúdov v zemi.
V minulosti sme už viac krát videli, že môžu poškodiť elektrické siete, nabiť dlhé vodiče, ako napríklad káble a železnice, a aj aktivovať podmorské míny. Atmosférické zmeny zas môžu zabrániť vysoko-frekvenčnej rádiokomunikácii a navigácii. Naše Slnko sa preto snažíme neustále modelovať a predvídať.
Táto masívna slnečná erupcia sa odohrala v roku 2012. Foto: NASA / unsplash.com
Čakajú nás v najbližších rokoch nejaké mimoriadne silné slnečné udalosti?
Týchto pár rokov práve máme maximum slnečnej aktivity, ktoré má vyvrcholiť o rok. Aby som to vysvetlila, Slnko má z pohľadu aktivity cykly, ktoré trvajú okolo 11 rokov. Napríklad v rokoch 2019 a 2020 bolo Slnko veľmi pokojné, s malým množstvom aktívnych regiónov a škvŕn, teda aj tých efektov vesmírneho počasia bolo menej.
Aktivita začala potom narastať a v roku 2025 vyvrcholí. Napríklad aj preto, že sme teraz vo fáze maximálnej aktivity, bola zo Slovenska tento rok už viackrát pozorovateľná polárna žiara, ktorá je priamo spôsobovaná Slnkom. O päť či šesť rokov neskôr bude Slnko zase pokojnejšie.
Z pohľadu slnečnej aktivity však môžu občas nastať aj nepredvídané a mimoriadne silné udalosti. Vieme, ako často sa také niečo deje?
Áno, deje sa to raz za čas, plus mínus 100 až 200 rokov, kedy príde naozaj silná udalosť, napríklad slnečná búrka alebo takzvaný výron koronálnej hmoty, ktorý môže spôsobiť geomagnetickú búrku. Na tieto udalosti však máme príliš malú štatistiku, a preto ich nevieme dobre predvídať. Vieme len to, že riziko tam je a mali by sme sa na to pripraviť.
Kedy sa také niečo vyskytlo naposledy?
Najsilnejšia zaznamenaná geomagnetická búrka v období, v ktorom sa slnečná aktivita už merala, bola v roku 1859. Bola to takzvaná Carringtonová udalosť. V tej dobe sme, samozrejme, na svete ešte nemali veľa pokročilejších technológií, no tie, ktoré už existovali, boli ovplyvnené veľmi výrazne.
Zotavenie zo silnej erupcie by trvalo roky
Čo to spôsobilo?
Pre elektrický prúd, ktorý vznikol dôsledkom zmeny magnetického poľa Zeme, mohli operátori telegrafov na mnohých miestach komunikovať aj bez ich zapojenia do zdroju energie. Na iných miestach zas telegrafy spôsobili operátorom elektrické šoky a požiare.
Polárnu žiaru, ktorá vzniká dôsledkom slnečnej aktivity, bolo možné pozorovať dokonca aj v Mexiku a na severe Ameriky vraj bola táto žiara taká silná, že pri jej svetle dokázali v noci ľudia dokonca čítať noviny.
Polárnu žiaru, ktorá vzniká dôsledkom slnečnej aktivity, bolo možné pozorovať dokonca aj v Mexiku.
Čo by sa stalo, keby niečo také veľké prišlo teraz?
Efektov by bolo naozaj mnoho, keďže veľa našich kritických systémov a infraštruktúr sa spolieha na technológie, napríklad na satelitné servisy, ako je navigácia a komunikácia, trans-ionosférické rádiové komunikácie, transformátory alebo aj dlhé vodiče, napríklad káble či železnice.
Všetky môžu byť v dôsledku slnečnej aktivity vyradené. Počas silnej geomagnetickej búrky v roku 1989, spôsobenej výronom koronálnej hmoty zo Slnka, napríklad vypadol prúd vo veľkej časti kanadského Québecu a milióny ľudí ostali hodiny bez elektriny.
V roku 2003, počas takzvaných Halloweenových slnečných búrok stratilo americké letectvo kontakt s väčšinou svojich satelitov na niekoľko dní. NASA spozorovala, že niektoré ich satelity stratili dáta alebo začali náhodne zapínať motory. V roku 2015 museli zas Švédi z dôvodu žiarenia zo Slnka uzemniť leteckú dopravu.
Môžete vysvetliť, prečo sa to vlastne deje?
Počas týchto slnečných javov dochádza k viacerým procesom, na ktoré sú naše technológie citlivé. V šokoch slnečnej plazmy sa napríklad urýchľujú častice na vysoké energie, ktoré potom môžu poškodiť našu elektroniku vo vesmíre.
Veľakrát tiež dochádza k emisii silného žiarenia, často vrátane rádiového, ktoré môže oslepiť naše rádiové systémy, napríklad rádio-komunikačné zariadenia a radary. Magnetické pole, ktoré sa zo Slnka uvoľní počas výronov hmoty a iných procesov zas vplýva na pozemské magnetické pole, mení ho a v dôsledku toho vznikajú atypické elektrické prúdy na Zemi.
Keď sa napríklad takýto neočakávaný priamy prúd dostane do transformátoru elektrickej siete, môže ho saturovať a poškodiť. Ak by sa opakovala udalosť z roku 1859 dnes, podľa nedávnej štúdie Čínskej akadémie vied, by sme po nej potrebovali štyri až desať rokov na úplné zotavenie.
Pozrite si rebríček Forbes 30 pod 30 2024. Foto: Pasha Borsai
Dá sa proti prípadným následkom takýchto silných erupcií preventívne brániť?
Úplne sa brániť zatiaľ nedá, no existujú metódy, ako poškodenie minimalizovať. V prípade elektrickej siete sa napríklad do nej dajú vložiť rôzne blokovacie elementy a znížiť jej záťaž počas geomagnetickej búrky.
Satelity sa zas môžu prepnúť do tzv. bezpečného módu. Dôležité je uvedomiť si, že servisy, napríklad satelitné a rádiové komunikácie, navigácia a elektrická sieť, nie sú vždy garantované a pri kritických infraštruktúrach treba mať aj zálohu.
Byť astronautkou ma neláka
Kam budú smerovať vaše kroky s čerstvým titulom PhD vo vrecku?
Pravdepodobne budem pracovať v Holandsku na univerzite, ale zatiaľ to nie je finálne.
S vaším vzdelaním by ste mohli byť napríklad aj astronautkou. Nikdy vás to nelákalo?
Nedávno, pred pred dvoma rokmi, bol nábor astronautov do ESA a ďalší nábor bude znova asi o 10 rokov. Mňa osobne to však príliš neláka. Len samotný výcvik astronautov trvá roky, a to je čas, počas ktorého nerobíte výskum, nemáte žiadnu voľnosť vo svojich pracovných a často ani osobných aktivitách. Na to človek musí mať povahu, aby takéto niečo chcel podstúpiť.
Samozrejme, som však rozmýšľala aj o tom, veď kto by nechcel vidieť Zem z vesmíru? Je to naozaj poriadny dril a človek má všetko naordinované, predpísané, zatiaľ čo ja sa skôr chcem venovať vlastným záujmom.
Musím však povedať, že tých ľudí neskutočne obdivujem. Možno sa však už o 50 rokov bude dať vyletieť do vesmíru len tak, na výlet, na dve hodiny a pozrieť sa na krásu Zeme bez nejakých celoživotných kariérnych záväzkov. To by som určite rada absolvovala, ak to bude udržateľné.
