Thời tiết vũ trụ và các cuộc tấn công mạng có thể gây ra sự gián đoạn tương tự đối với các hệ thống công nghệ thiết yếu của nền văn minh của chúng ta. Việc phân biệt nhanh chóng và đáng tin cậy giữa hai yếu tố này có thể tạo ra sự khác biệt trị giá hàng tỷ đô la cho các nền kinh tế có thể bị đình trệ khi những sự gián đoạn như vậy xảy ra.
Ngay sau buổi trưa ngày 28 tháng 4, toàn bộ Bán đảo Iberia của Châu Âu chìm vào bóng tối. Một sự cố không xác định đã làm tắt các lưới điện phục vụ Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha và một số vùng miền Nam nước Pháp. Trong chớp mắt, ngày làm việc của hàng triệu người đã kết thúc vì mọi thứ không chạy bằng pin đột nhiên bị tắt. Tàu hỏa dừng lại trên đường ray, khiến hàng nghìn người đi làm bị mắc kẹt, và vùng phủ sóng internet và di động trở nên không đồng đều.
Nhiều tuần sau, Tây Ban Nha vẫn đang điều tra nguyên nhân gây ra sự cố mất điện thế kỷ. Một cuộc tấn công mạng tinh vi đã được đưa ra như một lời giải thích khả thi, nhưng tình trạng mất điện trên diện rộng cũng có thể do thời tiết vũ trụ gây ra. Mặc dù không có cơn bão mặt trời nào xảy ra vào ngày mất điện ở Tây Ban Nha, các chuyên gia lo ngại rằng vô số lời giải thích có thể có đằng sau những sự kiện như vậy có thể làm chậm thời gian phản ứng và làm trầm trọng thêm tác động của chúng. Trên thực tế, trong một cuộc tập trận gần đây kiểm tra mức độ sẵn sàng ứng phó với thời tiết vũ trụ tại Hoa Kỳ, những điểm tương đồng giữa tác động của các cuộc tấn công mạng và bão mặt trời đã khiến những người tham gia bối rối, làm nổi bật nhu cầu nghiên cứu thêm về các lỗ hổng công nghệ trong cả hai trường hợp.
"Thời tiết vũ trụ có thể tác động đến các hệ thống sử dụng CNTT cho các chức năng quan trọng và quy trình hàng ngày", James Spann, một nhà khoa học cấp cao tại Văn phòng Quan sát Thời tiết Vũ trụ thuộc bộ phận Dịch vụ Thông tin, Dữ liệu và Vệ tinh Môi trường Quốc gia (NESDIS) của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA), đã trả lời Space.com qua email rằng: "Thời tiết vũ trụ có thể tác động đến các hệ thống sử dụng CNTT cho các chức năng quan trọng và quy trình hàng ngày". "Những tác động của thời tiết vũ trụ này có thể có cùng triệu chứng như một cuộc tấn công mạng, khi các hệ thống sẽ bị sập, bị khóa hoặc truyền thông tin sai lệch."
NESDIS đã giám sát một cuộc tập trận thời tiết vũ trụ trên bàn được tiến hành vào tháng 5 năm 2024, đây là cuộc tập trận đầu tiên nhằm kiểm tra mức độ sẵn sàng của Hoa Kỳ trước một cơn bão Mặt trời lớn. Kết quả của cuộc tập trận, quy tụ 35 cơ quan chính phủ Hoa Kỳ, đã được công bố trong một báo cáo vào tháng 4.
Trong một trong những cuộc mô phỏng trong cuộc tập trận, NOAA và Không quân Hoa Kỳ đã báo cáo về một vụ bùng phát năng lượng mặt trời và vụ nổ vô tuyến nghiêm trọng, nhưng một bộ hoặc cơ quan liên bang khác "đã báo cáo thông tin trái ngược, cho rằng sự gián đoạn vô tuyến và thông tin liên lạc có thể là kết quả của một cuộc tấn công mạng", theo báo cáo. Trên hết, nó cho thấy nhu cầu giao tiếp hiệu quả sau các sự kiện như vậy.
Trong trường hợp tấn công mạng, phần mềm độc hại tinh vi và kế hoạch cẩn thận của những kẻ xấu am hiểu máy tính có thể phá vỡ các hệ thống phần mềm kiểm soát cơ sở hạ tầng năng lượng. Mặt khác, thời tiết vũ trụ làm gián đoạn lưới điện bằng cách tạo ra các dòng điện mạnh trong từ trường của Trái đất, có thể gây ra các đợt tăng đột biến trong đường dây điện và vô hiệu hóa các máy biến áp.
Trong các sự kiện thời tiết vũ trụ dữ dội, tín hiệu vệ tinh phải vật lộn để đến được Trái đất qua bầu khí quyển đột nhiên bị ion hóa bởi các đám mây hạt năng lượng đến từ mặt trời. Những hạt này cũng có thể làm gián đoạn các thiết bị điện tử của tàu vũ trụ, gây ra lỗi tín hiệu và trong một số trường hợp gây hư hỏng lâu dài cho các thành phần. Việc chuẩn bị và phục hồi sau hai loại sự cố này đòi hỏi những cách tiếp cận hoàn toàn khác nhau, mặc dù tác động của chúng có vẻ tương tự nhau.
Cuộc tập trận thời tiết vũ trụ do NOAA giám sát phát hiện ra rằng việc giao tiếp không hiệu quả giữa các chuyên gia thời tiết vũ trụ và các cơ quan chính phủ khác cùng các bên liên quan có khả năng giải quyết hậu quả của những sự cố này có thể dẫn đến kết luận không chính xác. Kết luận sai, ngược lại, có thể dẫn đến các quyết định sai lầm và hành động không phù hợp.
"Cần có kiến thức sâu rộng về công nghệ bị ảnh hưởng, bao gồm cả các lỗ hổng của công nghệ này trước tác động của thời tiết vũ trụ và các cuộc tấn công mạng, để xác định nguyên nhân gốc rễ", Spann cho biết.
Theo Spann, nhiều hệ thống công nghệ bao gồm các chòm sao vệ tinh, đặc biệt là các chòm sao do thương mại vận hành, không nhất thiết được các chuyên gia thời tiết vũ trụ hiểu rõ, do đó, rất khó để dự đoán tác động của các sự kiện như vậy đối với các hệ thống này.
Để hỗ trợ cho cả công tác chuẩn bị và giảm thiểu, các nhà nghiên cứu và chuyên gia thời tiết vũ trụ cần hợp tác chặt chẽ với các nhà khai thác vệ tinh và các công nghệ khác có khả năng dễ bị tấn công mạng và các sự kiện thời tiết vũ trụ, Spann cho biết.
Báo cáo phát hiện ra những thiếu sót đáng kể khác trong công tác chuẩn bị thời tiết vũ trụ của Hoa Kỳ. Các vụ phun trào khối vành nhật hoa (CME) — những đám mây plasma từ hóa lớn phun trào từ bầu khí quyển của mặt trời — là nguyên nhân chính gây ra các cơn bão mặt trời trên Trái đất. Những đám mây này có thể mất tới ba ngày để đến được hành tinh. Thoạt nhìn, điều đó sẽ cung cấp đủ thời gian để đưa ra cảnh báo kịp thời.
Tuy nhiên, việc thiếu các phép đo trong không gian có nghĩa là các nhà khoa học chỉ có thể hình thành ý tưởng chính xác về những tác động dự kiến khoảng nửa giờ trước khi CME tấn công Trái đất. Đó là vì đầu dò theo dõi thời tiết không gian cố định duy nhất trên quỹ đạo Trái đất nằm ở Lagrange Point 1 cách Trái đất khoảng 900 dặm (1.500.000 km) về phía mặt trời.
Các nhà dự báo thời tiết không gian đôi khi có thể sử dụng dữ liệu từ các đầu dò khoa học quan sát mặt trời, chẳng hạn như Solar Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) hoặc sứ mệnh STEREO của NASA. Tuy nhiên, các vệ tinh này không phải lúc nào cũng ở đúng vị trí để cung cấp các phép đo cần thiết.
"Có nhiều quan sát mà chúng ta biết sẽ cải thiện việc dự báo và dự báo thời tiết không gian mà chúng ta không có", Spann cho biết. "Chúng tôi biết điều này vì chúng tôi đã thấy giá trị của những quan sát này khi chúng tôi có chúng tạm thời hoặc từ các mô hình cho thấy chúng tôi có thể cải thiện dự báo và dự báo hiện tại của mình nếu chúng tôi có một loại dữ liệu nhất định."
Tuy nhiên, liệu NOAA có thể đầu tư vào các sứ mệnh mới như vậy hay không vẫn chưa chắc chắn vì cơ quan này đang phải đối mặt với việc cắt giảm ngân sách trên diện rộng do các quyết định của chính quyền Trump.
Tác động của thời tiết vũ trụ đối với xã hội của chúng ta đang gia tăng khi chúng ta ngày càng phụ thuộc vào các công nghệ vũ trụ. Ở quỹ đạo Trái đất thấp — khu vực không gian lên đến độ cao 600 dặm (1.000 km) — các vệ tinh gặp khó khăn trong các cơn bão Mặt trời do lực cản khí quyển tăng lên do các hạt năng lượng từ Mặt trời gây ra. Các vệ tinh có thể mất độ cao đáng kể trong các sự kiện này, khiến các thao tác khẩn cấp phải được thực hiện để ngăn chúng quay về phía Trái đất. Những động thái điên cuồng như vậy lại tạo ra sự hỗn loạn khiến các chuyên gia nhận thức tình huống không gian không thể ước tính chính xác quỹ đạo và các vụ va chạm có thể xảy ra.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Hoa Kỳ chưa chuẩn bị ứng phó với một cơn bão Mặt Trời lớn, theo kết quả tập trận
— Đã một năm trôi qua kể từ cơn bão Mặt Trời dữ dội nhất trong nhiều thập kỷ tạo ra cực quang trên toàn thế giới. Chúng ta đã học được gì?
— Việc chính quyền Trump sa thải nhân viên NOAA đã ảnh hưởng đến dịch vụ thời tiết không gian theo dõi bão Mặt Trời
"Ở quỹ đạo Trái Đất thấp, do số lượng vệ tinh ngày càng tăng nên rất cần nhiều quan sát hơn nữa", Spann cho biết. "Tương tự như vậy, cần phải cải thiện các mô hình dự báo để cung cấp thời gian dẫn dài hơn với các yếu tố không chắc chắn liên quan."
Kể từ khi chu kỳ mặt trời hiện tại — mô hình 11 năm về sự tăng và giảm của hoạt động mặt trời — tăng cường vào đầu năm 2021, ít nhất hai sự kiện mặt trời đã xảy ra gây ra các vấn đề đáng kể trên quỹ đạo Trái đất.
Vào năm 2022, SpaceX đã mất một loạt vệ tinh Starlink mới phóng vì tàu vũ trụ không thể nâng quỹ đạo của chúng bằng các động cơ đẩy trên tàu trong không khí dày đặc. Vào tháng 5 năm 2024, Bão mặt trời Gannon, cơn bão mặt trời mạnh nhất trong hai thập kỷ, đã gây ra sự hỗn loạn trên diện rộng trên quỹ đạo Trái đất thấp khi hàng nghìn vệ tinh bắt đầu cơ động cùng lúc để bù đắp cho việc mất độ cao.
Ngay sau buổi trưa ngày 28 tháng 4, toàn bộ Bán đảo Iberia của Châu Âu chìm vào bóng tối. Một sự cố không xác định đã làm tắt các lưới điện phục vụ Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha và một số vùng miền Nam nước Pháp. Trong chớp mắt, ngày làm việc của hàng triệu người đã kết thúc vì mọi thứ không chạy bằng pin đột nhiên bị tắt. Tàu hỏa dừng lại trên đường ray, khiến hàng nghìn người đi làm bị mắc kẹt, và vùng phủ sóng internet và di động trở nên không đồng đều.
Nhiều tuần sau, Tây Ban Nha vẫn đang điều tra nguyên nhân gây ra sự cố mất điện thế kỷ. Một cuộc tấn công mạng tinh vi đã được đưa ra như một lời giải thích khả thi, nhưng tình trạng mất điện trên diện rộng cũng có thể do thời tiết vũ trụ gây ra. Mặc dù không có cơn bão mặt trời nào xảy ra vào ngày mất điện ở Tây Ban Nha, các chuyên gia lo ngại rằng vô số lời giải thích có thể có đằng sau những sự kiện như vậy có thể làm chậm thời gian phản ứng và làm trầm trọng thêm tác động của chúng. Trên thực tế, trong một cuộc tập trận gần đây kiểm tra mức độ sẵn sàng ứng phó với thời tiết vũ trụ tại Hoa Kỳ, những điểm tương đồng giữa tác động của các cuộc tấn công mạng và bão mặt trời đã khiến những người tham gia bối rối, làm nổi bật nhu cầu nghiên cứu thêm về các lỗ hổng công nghệ trong cả hai trường hợp.
"Thời tiết vũ trụ có thể tác động đến các hệ thống sử dụng CNTT cho các chức năng quan trọng và quy trình hàng ngày", James Spann, một nhà khoa học cấp cao tại Văn phòng Quan sát Thời tiết Vũ trụ thuộc bộ phận Dịch vụ Thông tin, Dữ liệu và Vệ tinh Môi trường Quốc gia (NESDIS) của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA), đã trả lời Space.com qua email rằng: "Thời tiết vũ trụ có thể tác động đến các hệ thống sử dụng CNTT cho các chức năng quan trọng và quy trình hàng ngày". "Những tác động của thời tiết vũ trụ này có thể có cùng triệu chứng như một cuộc tấn công mạng, khi các hệ thống sẽ bị sập, bị khóa hoặc truyền thông tin sai lệch."
NESDIS đã giám sát một cuộc tập trận thời tiết vũ trụ trên bàn được tiến hành vào tháng 5 năm 2024, đây là cuộc tập trận đầu tiên nhằm kiểm tra mức độ sẵn sàng của Hoa Kỳ trước một cơn bão Mặt trời lớn. Kết quả của cuộc tập trận, quy tụ 35 cơ quan chính phủ Hoa Kỳ, đã được công bố trong một báo cáo vào tháng 4.
Trong một trong những cuộc mô phỏng trong cuộc tập trận, NOAA và Không quân Hoa Kỳ đã báo cáo về một vụ bùng phát năng lượng mặt trời và vụ nổ vô tuyến nghiêm trọng, nhưng một bộ hoặc cơ quan liên bang khác "đã báo cáo thông tin trái ngược, cho rằng sự gián đoạn vô tuyến và thông tin liên lạc có thể là kết quả của một cuộc tấn công mạng", theo báo cáo. Trên hết, nó cho thấy nhu cầu giao tiếp hiệu quả sau các sự kiện như vậy.
Trong trường hợp tấn công mạng, phần mềm độc hại tinh vi và kế hoạch cẩn thận của những kẻ xấu am hiểu máy tính có thể phá vỡ các hệ thống phần mềm kiểm soát cơ sở hạ tầng năng lượng. Mặt khác, thời tiết vũ trụ làm gián đoạn lưới điện bằng cách tạo ra các dòng điện mạnh trong từ trường của Trái đất, có thể gây ra các đợt tăng đột biến trong đường dây điện và vô hiệu hóa các máy biến áp.
Trong các sự kiện thời tiết vũ trụ dữ dội, tín hiệu vệ tinh phải vật lộn để đến được Trái đất qua bầu khí quyển đột nhiên bị ion hóa bởi các đám mây hạt năng lượng đến từ mặt trời. Những hạt này cũng có thể làm gián đoạn các thiết bị điện tử của tàu vũ trụ, gây ra lỗi tín hiệu và trong một số trường hợp gây hư hỏng lâu dài cho các thành phần. Việc chuẩn bị và phục hồi sau hai loại sự cố này đòi hỏi những cách tiếp cận hoàn toàn khác nhau, mặc dù tác động của chúng có vẻ tương tự nhau.
Cuộc tập trận thời tiết vũ trụ do NOAA giám sát phát hiện ra rằng việc giao tiếp không hiệu quả giữa các chuyên gia thời tiết vũ trụ và các cơ quan chính phủ khác cùng các bên liên quan có khả năng giải quyết hậu quả của những sự cố này có thể dẫn đến kết luận không chính xác. Kết luận sai, ngược lại, có thể dẫn đến các quyết định sai lầm và hành động không phù hợp.
"Cần có kiến thức sâu rộng về công nghệ bị ảnh hưởng, bao gồm cả các lỗ hổng của công nghệ này trước tác động của thời tiết vũ trụ và các cuộc tấn công mạng, để xác định nguyên nhân gốc rễ", Spann cho biết.
Theo Spann, nhiều hệ thống công nghệ bao gồm các chòm sao vệ tinh, đặc biệt là các chòm sao do thương mại vận hành, không nhất thiết được các chuyên gia thời tiết vũ trụ hiểu rõ, do đó, rất khó để dự đoán tác động của các sự kiện như vậy đối với các hệ thống này.
Để hỗ trợ cho cả công tác chuẩn bị và giảm thiểu, các nhà nghiên cứu và chuyên gia thời tiết vũ trụ cần hợp tác chặt chẽ với các nhà khai thác vệ tinh và các công nghệ khác có khả năng dễ bị tấn công mạng và các sự kiện thời tiết vũ trụ, Spann cho biết.
Báo cáo phát hiện ra những thiếu sót đáng kể khác trong công tác chuẩn bị thời tiết vũ trụ của Hoa Kỳ. Các vụ phun trào khối vành nhật hoa (CME) — những đám mây plasma từ hóa lớn phun trào từ bầu khí quyển của mặt trời — là nguyên nhân chính gây ra các cơn bão mặt trời trên Trái đất. Những đám mây này có thể mất tới ba ngày để đến được hành tinh. Thoạt nhìn, điều đó sẽ cung cấp đủ thời gian để đưa ra cảnh báo kịp thời.
Tuy nhiên, việc thiếu các phép đo trong không gian có nghĩa là các nhà khoa học chỉ có thể hình thành ý tưởng chính xác về những tác động dự kiến khoảng nửa giờ trước khi CME tấn công Trái đất. Đó là vì đầu dò theo dõi thời tiết không gian cố định duy nhất trên quỹ đạo Trái đất nằm ở Lagrange Point 1 cách Trái đất khoảng 900 dặm (1.500.000 km) về phía mặt trời.
Các nhà dự báo thời tiết không gian đôi khi có thể sử dụng dữ liệu từ các đầu dò khoa học quan sát mặt trời, chẳng hạn như Solar Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) hoặc sứ mệnh STEREO của NASA. Tuy nhiên, các vệ tinh này không phải lúc nào cũng ở đúng vị trí để cung cấp các phép đo cần thiết.
"Có nhiều quan sát mà chúng ta biết sẽ cải thiện việc dự báo và dự báo thời tiết không gian mà chúng ta không có", Spann cho biết. "Chúng tôi biết điều này vì chúng tôi đã thấy giá trị của những quan sát này khi chúng tôi có chúng tạm thời hoặc từ các mô hình cho thấy chúng tôi có thể cải thiện dự báo và dự báo hiện tại của mình nếu chúng tôi có một loại dữ liệu nhất định."
Tuy nhiên, liệu NOAA có thể đầu tư vào các sứ mệnh mới như vậy hay không vẫn chưa chắc chắn vì cơ quan này đang phải đối mặt với việc cắt giảm ngân sách trên diện rộng do các quyết định của chính quyền Trump.
Tác động của thời tiết vũ trụ đối với xã hội của chúng ta đang gia tăng khi chúng ta ngày càng phụ thuộc vào các công nghệ vũ trụ. Ở quỹ đạo Trái đất thấp — khu vực không gian lên đến độ cao 600 dặm (1.000 km) — các vệ tinh gặp khó khăn trong các cơn bão Mặt trời do lực cản khí quyển tăng lên do các hạt năng lượng từ Mặt trời gây ra. Các vệ tinh có thể mất độ cao đáng kể trong các sự kiện này, khiến các thao tác khẩn cấp phải được thực hiện để ngăn chúng quay về phía Trái đất. Những động thái điên cuồng như vậy lại tạo ra sự hỗn loạn khiến các chuyên gia nhận thức tình huống không gian không thể ước tính chính xác quỹ đạo và các vụ va chạm có thể xảy ra.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Hoa Kỳ chưa chuẩn bị ứng phó với một cơn bão Mặt Trời lớn, theo kết quả tập trận
— Đã một năm trôi qua kể từ cơn bão Mặt Trời dữ dội nhất trong nhiều thập kỷ tạo ra cực quang trên toàn thế giới. Chúng ta đã học được gì?
— Việc chính quyền Trump sa thải nhân viên NOAA đã ảnh hưởng đến dịch vụ thời tiết không gian theo dõi bão Mặt Trời
"Ở quỹ đạo Trái Đất thấp, do số lượng vệ tinh ngày càng tăng nên rất cần nhiều quan sát hơn nữa", Spann cho biết. "Tương tự như vậy, cần phải cải thiện các mô hình dự báo để cung cấp thời gian dẫn dài hơn với các yếu tố không chắc chắn liên quan."
Kể từ khi chu kỳ mặt trời hiện tại — mô hình 11 năm về sự tăng và giảm của hoạt động mặt trời — tăng cường vào đầu năm 2021, ít nhất hai sự kiện mặt trời đã xảy ra gây ra các vấn đề đáng kể trên quỹ đạo Trái đất.
Vào năm 2022, SpaceX đã mất một loạt vệ tinh Starlink mới phóng vì tàu vũ trụ không thể nâng quỹ đạo của chúng bằng các động cơ đẩy trên tàu trong không khí dày đặc. Vào tháng 5 năm 2024, Bão mặt trời Gannon, cơn bão mặt trời mạnh nhất trong hai thập kỷ, đã gây ra sự hỗn loạn trên diện rộng trên quỹ đạo Trái đất thấp khi hàng nghìn vệ tinh bắt đầu cơ động cùng lúc để bù đắp cho việc mất độ cao.
