Một cuộc tập trận "bàn" đầu tiên về thời tiết vũ trụ đã tiết lộ những điểm yếu lớn trong công tác chuẩn bị của Hoa Kỳ trước những cơn bão mặt trời dữ dội.
Vào tháng 5 năm 2024, những người tham gia đại diện cho các cơ quan chính quyền địa phương và quốc gia đã tập trung tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL) ở Laurel, Maryland, và tại một địa điểm của Cơ quan Quản lý Tình trạng Khẩn cấp Liên bang (FEMA) ở Denver, Colorado, để tìm hiểu mức độ sẵn sàng của họ trước một cơn bão mặt trời lớn. Kết quả của bài tập độc đáo mà họ tiến hành gần đây đã được công bố trong một báo cáo mới.
Bài tập kéo dài hai ngày này yêu cầu những người tham gia giả vờ rằng mặt trời đã phóng ra một số vụ phóng khối lượng vành nhật hoa (CME) khổng lồ đang lao nhanh về phía Trái đất. CME là sự phun trào của plasma từ tính mạnh từ tầng khí quyển trên của mặt trời, corona. Những đám mây khổng lồ gồm các hạt tích điện này mất vài ngày để đến Trái đất, nhưng khi đến được đó, chúng có thể tàn phá từ trường của hành tinh và tầng khí quyển trên.
Cơn bão địa từ do những tương tác này gây ra có thể gây mất điện, làm gián đoạn tín hiệu vệ tinh và làm hỏng thiết bị điện tử của vệ tinh. Chúng cũng có thể khiến các phi hành gia trong không gian phải chịu liều lượng bức xạ cao. Mặc dù những cơn bão địa từ siêu mạnh chỉ xảy ra vài thập kỷ một lần, nhưng sự gián đoạn mà chúng có thể gây ra cho xã hội phụ thuộc vào công nghệ của chúng ta là rất đáng kể. Tuy nhiên, những người tham gia cuộc tập trận do Trung tâm nghiên cứu và vận hành thời tiết vũ trụ (SWORM) và Hội đồng khoa học và công nghệ quốc gia (NSTC) tổ chức đã phát hiện ra rằng việc thiếu các giao thức truyền thông và các phép đo không đầy đủ từ không gian và mặt đất cản trở việc ứng phó hiệu quả với những sự cố như vậy.
Kịch bản được khám phá trong cuộc tập trận yêu cầu những người tham gia du hành thời gian đến tháng 1 năm 2028. Nhiệm vụ Artemis 4 của NASA đang quay quanh mặt trăng với hai phi hành gia trên tàu và hai đồng nghiệp của họ vừa hạ cánh xuống bề mặt. Cùng lúc đó, một vết đen khổng lồ đã xuất hiện trên bề mặt mặt trời và tạo ra một số vết lóa và CME theo hướng Trái đất.
Theo báo cáo, bài tập này giúp những người tham gia nhận thức được những hạn chế đáng kể của khả năng dự báo thời tiết vũ trụ hiện tại, trong đó được Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) công bố vào giữa tháng 4.
Khi các CME giả định tiến gần đến hành tinh, những người tham gia nhận ra rằng việc thiếu các phép đo đã ngăn cản việc lập mô hình và dự báo chính xác các tác động, do đó làm phức tạp quá trình ra quyết định hiệu quả.
Những người tham gia nhận ra rằng vấn đề lớn nhất là mặc dù một CME mất tới ba ngày để đến được hành tinh, nhưng phạm vi tác động của nó phụ thuộc vào hướng của từ trường trong plasma mà nó mang theo.
Khi đám mây và từ trường của Trái đất gặp cùng một cực, chúng chủ yếu đẩy nhau. Tuy nhiên, khi các cực đối diện va chạm, một sự trao đổi năng lượng khổng lồ sẽ xảy ra và có thể gây ra thảm họa trên Trái Đất và trên quỹ đạo. Tuy nhiên, hướng từ trường của đám mây đến chỉ được biết đến khoảng 30 phút trước khi CME tấn công, khi đám mây đi qua Điểm Lagrange Mặt Trời-Trái Đất 1, một điểm ổn định về mặt hấp dẫn cách Trái Đất khoảng 930.000 dặm (1,5 triệu km) nơi có một số tàu vũ trụ quan sát Mặt Trời.
Báo cáo nhấn mạnh nhu cầu triển khai nhiều vệ tinh hơn để cải thiện "khả năng dự đoán sự kiện, tăng cường thu thập dữ liệu thời gian thực, cải thiện các mô hình dự báo và đưa ra cảnh báo sớm hơn" của các nhà dự báo.
Trong kịch bản giả định, chuỗi các vụ phun trào mạnh đã dẫn đến tình trạng mất điện trên diện rộng, gián đoạn liên lạc vệ tinh và vô tuyến và suy giảm dịch vụ định vị, dẫn đường và tính giờ GPS. Trong tình huống thực tế, các tác động chính sẽ dẫn đến tình trạng gián đoạn nghiêm trọng ở nhiều lĩnh vực, bao gồm hàng không, ứng phó khẩn cấp và chăm sóc sức khỏe, vì các bệnh viện sẽ phải dựa vào máy phát điện dự phòng trong nhiều ngày.
Trong không gian, các vệ tinh lệch khỏi quỹ đạo của chúng do những thay đổi về mật độ không khí gây ra bởi sự gia nhiệt đột ngột do các quá trình năng lượng gây ra. Do đó, các thiết bị theo dõi vệ tinh trên mặt đất không thể xác định vị trí vệ tinh và xác định rủi ro va chạm. Đồng thời, các chuyên gia của NASA đang cố gắng xác định rủi ro đối với các phi hành gia và quyết định các biện pháp khẩn cấp.
Khi cơn bão mặt trời giả định trở nên tồi tệ hơn, những người tham gia bài tập nhanh chóng bị choáng ngợp bởi thông tin. Báo cáo khuyến nghị rằng các cơ quan chính phủ nên phát triển các mẫu giao tiếp và nhắn tin giống như các mẫu được sử dụng trong các tình huống thiên tai khác như bão. Những người tham gia kết luận rằng các cơ quan chính phủ trên toàn diện cần hợp tác để chuẩn bị cho các sự kiện thời tiết vũ trụ quan trọng.
Thật trùng hợp, cuộc tập trận diễn ra cùng thời điểm với Bão Gannon, cơn bão Mặt trời mạnh nhất trong 20 năm qua, điều đó có nghĩa là nhiều vấn đề được nghiên cứu có thể được xác minh trong thực tế ở quy mô nhỏ hơn.
Các bài viết liên quan:
— Những cơn bão Mặt trời tồi tệ nhất trong lịch sử
— Siêu bão Mặt trời tháng 5 gây ra 'cuộc di cư hàng loạt' lớn nhất của các vệ tinh trong lịch sử
— Thời tiết vũ trụ: Nó là gì và được dự đoán như thế nào?
Bão Gannon tấn công Trái đất vào ngày 10 tháng 5 năm 2024 và gây ra cuộc di cư hàng loạt của các vệ tinh khiến Trái đất quỹ đạo không an toàn trong nhiều ngày. Nó cũng gây ra tình trạng mất điện cục bộ và mất liên lạc vô tuyến và vệ tinh trên diện rộng. Tuy nhiên, Bão Gannon không hề mạnh bằng cơn bão mặt trời mạnh nhất từng xảy ra trong lịch sử được ghi nhận — Sự kiện Carrington năm 1859.
Vì chu kỳ mặt trời hiện tại — sự lên xuống trong 11 năm về số lượng vết đen và phun trào mặt trời — mới chỉ đạt đến đỉnh điểm, các nhà khoa học lo ngại rằng sẽ có nhiều thảm kịch mặt trời hơn nữa trong những năm tới.
Vào tháng 5 năm 2024, những người tham gia đại diện cho các cơ quan chính quyền địa phương và quốc gia đã tập trung tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL) ở Laurel, Maryland, và tại một địa điểm của Cơ quan Quản lý Tình trạng Khẩn cấp Liên bang (FEMA) ở Denver, Colorado, để tìm hiểu mức độ sẵn sàng của họ trước một cơn bão mặt trời lớn. Kết quả của bài tập độc đáo mà họ tiến hành gần đây đã được công bố trong một báo cáo mới.
Bài tập kéo dài hai ngày này yêu cầu những người tham gia giả vờ rằng mặt trời đã phóng ra một số vụ phóng khối lượng vành nhật hoa (CME) khổng lồ đang lao nhanh về phía Trái đất. CME là sự phun trào của plasma từ tính mạnh từ tầng khí quyển trên của mặt trời, corona. Những đám mây khổng lồ gồm các hạt tích điện này mất vài ngày để đến Trái đất, nhưng khi đến được đó, chúng có thể tàn phá từ trường của hành tinh và tầng khí quyển trên.
Cơn bão địa từ do những tương tác này gây ra có thể gây mất điện, làm gián đoạn tín hiệu vệ tinh và làm hỏng thiết bị điện tử của vệ tinh. Chúng cũng có thể khiến các phi hành gia trong không gian phải chịu liều lượng bức xạ cao. Mặc dù những cơn bão địa từ siêu mạnh chỉ xảy ra vài thập kỷ một lần, nhưng sự gián đoạn mà chúng có thể gây ra cho xã hội phụ thuộc vào công nghệ của chúng ta là rất đáng kể. Tuy nhiên, những người tham gia cuộc tập trận do Trung tâm nghiên cứu và vận hành thời tiết vũ trụ (SWORM) và Hội đồng khoa học và công nghệ quốc gia (NSTC) tổ chức đã phát hiện ra rằng việc thiếu các giao thức truyền thông và các phép đo không đầy đủ từ không gian và mặt đất cản trở việc ứng phó hiệu quả với những sự cố như vậy.
Kịch bản được khám phá trong cuộc tập trận yêu cầu những người tham gia du hành thời gian đến tháng 1 năm 2028. Nhiệm vụ Artemis 4 của NASA đang quay quanh mặt trăng với hai phi hành gia trên tàu và hai đồng nghiệp của họ vừa hạ cánh xuống bề mặt. Cùng lúc đó, một vết đen khổng lồ đã xuất hiện trên bề mặt mặt trời và tạo ra một số vết lóa và CME theo hướng Trái đất.
Theo báo cáo, bài tập này giúp những người tham gia nhận thức được những hạn chế đáng kể của khả năng dự báo thời tiết vũ trụ hiện tại, trong đó được Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) công bố vào giữa tháng 4.
Khi các CME giả định tiến gần đến hành tinh, những người tham gia nhận ra rằng việc thiếu các phép đo đã ngăn cản việc lập mô hình và dự báo chính xác các tác động, do đó làm phức tạp quá trình ra quyết định hiệu quả.
Những người tham gia nhận ra rằng vấn đề lớn nhất là mặc dù một CME mất tới ba ngày để đến được hành tinh, nhưng phạm vi tác động của nó phụ thuộc vào hướng của từ trường trong plasma mà nó mang theo.
Khi đám mây và từ trường của Trái đất gặp cùng một cực, chúng chủ yếu đẩy nhau. Tuy nhiên, khi các cực đối diện va chạm, một sự trao đổi năng lượng khổng lồ sẽ xảy ra và có thể gây ra thảm họa trên Trái Đất và trên quỹ đạo. Tuy nhiên, hướng từ trường của đám mây đến chỉ được biết đến khoảng 30 phút trước khi CME tấn công, khi đám mây đi qua Điểm Lagrange Mặt Trời-Trái Đất 1, một điểm ổn định về mặt hấp dẫn cách Trái Đất khoảng 930.000 dặm (1,5 triệu km) nơi có một số tàu vũ trụ quan sát Mặt Trời.
Báo cáo nhấn mạnh nhu cầu triển khai nhiều vệ tinh hơn để cải thiện "khả năng dự đoán sự kiện, tăng cường thu thập dữ liệu thời gian thực, cải thiện các mô hình dự báo và đưa ra cảnh báo sớm hơn" của các nhà dự báo.
Trong kịch bản giả định, chuỗi các vụ phun trào mạnh đã dẫn đến tình trạng mất điện trên diện rộng, gián đoạn liên lạc vệ tinh và vô tuyến và suy giảm dịch vụ định vị, dẫn đường và tính giờ GPS. Trong tình huống thực tế, các tác động chính sẽ dẫn đến tình trạng gián đoạn nghiêm trọng ở nhiều lĩnh vực, bao gồm hàng không, ứng phó khẩn cấp và chăm sóc sức khỏe, vì các bệnh viện sẽ phải dựa vào máy phát điện dự phòng trong nhiều ngày.
Trong không gian, các vệ tinh lệch khỏi quỹ đạo của chúng do những thay đổi về mật độ không khí gây ra bởi sự gia nhiệt đột ngột do các quá trình năng lượng gây ra. Do đó, các thiết bị theo dõi vệ tinh trên mặt đất không thể xác định vị trí vệ tinh và xác định rủi ro va chạm. Đồng thời, các chuyên gia của NASA đang cố gắng xác định rủi ro đối với các phi hành gia và quyết định các biện pháp khẩn cấp.
Khi cơn bão mặt trời giả định trở nên tồi tệ hơn, những người tham gia bài tập nhanh chóng bị choáng ngợp bởi thông tin. Báo cáo khuyến nghị rằng các cơ quan chính phủ nên phát triển các mẫu giao tiếp và nhắn tin giống như các mẫu được sử dụng trong các tình huống thiên tai khác như bão. Những người tham gia kết luận rằng các cơ quan chính phủ trên toàn diện cần hợp tác để chuẩn bị cho các sự kiện thời tiết vũ trụ quan trọng.
Thật trùng hợp, cuộc tập trận diễn ra cùng thời điểm với Bão Gannon, cơn bão Mặt trời mạnh nhất trong 20 năm qua, điều đó có nghĩa là nhiều vấn đề được nghiên cứu có thể được xác minh trong thực tế ở quy mô nhỏ hơn.
Các bài viết liên quan:
— Những cơn bão Mặt trời tồi tệ nhất trong lịch sử
— Siêu bão Mặt trời tháng 5 gây ra 'cuộc di cư hàng loạt' lớn nhất của các vệ tinh trong lịch sử
— Thời tiết vũ trụ: Nó là gì và được dự đoán như thế nào?
Bão Gannon tấn công Trái đất vào ngày 10 tháng 5 năm 2024 và gây ra cuộc di cư hàng loạt của các vệ tinh khiến Trái đất quỹ đạo không an toàn trong nhiều ngày. Nó cũng gây ra tình trạng mất điện cục bộ và mất liên lạc vô tuyến và vệ tinh trên diện rộng. Tuy nhiên, Bão Gannon không hề mạnh bằng cơn bão mặt trời mạnh nhất từng xảy ra trong lịch sử được ghi nhận — Sự kiện Carrington năm 1859.
Vì chu kỳ mặt trời hiện tại — sự lên xuống trong 11 năm về số lượng vết đen và phun trào mặt trời — mới chỉ đạt đến đỉnh điểm, các nhà khoa học lo ngại rằng sẽ có nhiều thảm kịch mặt trời hơn nữa trong những năm tới.