科学家们为下一次卡灵顿事件做准备

欧空局太阳轨道飞行器看到的太阳耀斑。  图片来源：欧空局

（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：政府的备灾不仅限于源自地球上的危机。事实上，专家们知道，一些最具破坏性和不可预测的事件始于太阳表面。几周来，位于德国达姆施塔特的欧洲航天局 （ESA） 的应急规划人员一直在进行试运行，以提高对灾难性太阳风暴的响应能力。虽然当今数字互联的世界意味着此类事件将不可避免地扰乱全球系统，但研究人员正在努力确保人类有尽可能长的准备时间，以避免最坏的情况发生。

太阳风暴是半定期事件，其中太阳以每小时 200 万英里的速度向地球喷出巨大的带电尘埃和气体羽流。这些波可以扰乱地球的磁层并产生极光事件期间看到的雄伟色调。其后果远不止夜空中一场令人眼花缭乱的表演。地磁风暴可以轻松扰乱卫星星座、电网、通信阵列，以及基本上任何其他与电子或地理空间相关的基础设施。

尽管去年一场严重的太阳风暴成为头条新闻，但有 166 年历史的事件仍然存在，这是有记录以来最强大的轰炸。1859 年 8 月，现在被称为卡林顿事件的事件以足够的宇宙力量袭击了地球，产生了南至中美洲的北极光，同时也摧毁了早期的电报系统。卡灵顿事件在近两个世纪前已经够糟糕的了，但今天如此强大的太阳风暴可能会阻碍一个依赖电子、全球定位系统和电信的社会。

最大的问题之一是我们头顶上数以万计的卫星将如何响应。目前，欧空局正在准备 11 月 4 日发射 Sentinel-1D，这是两个轨道有效载荷中的第一个，旨在提供源源不断的地球表面图像流。根据 Sentinel-1D 的副航天器运营经理托马斯·奥姆斯顿 （Thomas Ormston） 的说法，目前专家能做的只有这么多来保护这种价值数百万美元的项目。

“如果发生这样的事件，没有好的解决方案。目标是确保卫星安全并尽可能限制损坏，“奥姆斯顿在一份声明中说。

训练场景的规划者在演练过程中没有退缩。据欧空局称，研讨会的重点是模拟的 X45 级耀斑——一种卡灵顿事件级情况，其特征是 X 射线和紫外线辐射，会在从太阳发射约 8 分钟后扰乱雷达、通信和 GPS 数据。

欧空局宇航员托马斯·佩斯奎特 （Thomas Pesquet） 于 2021 年 8 月在国际空间站拍摄了这些绿色的北极光漩涡。图片来源：欧空局

不幸的是，这种紧急情况不会包括一次宇宙能量爆发。大约 10-20 分钟后，包括质子、电子和阿尔法粒子在内的第二波高能粒子将以接近光速撞击地球，烧毁 Sentinel-1D 的机载电子设备并可能造成永久性损坏。首席模拟官古斯塔沃·巴尔多·卡瓦略解释说，虽然第一次爆炸可能会让观察者措手不及，但他们知道会发生什么。

“一旦他们恢复冷静，他们就知道倒计时已经开始。在接下来的 10 到 18 小时内，日冕物质抛射将发生，他们必须为此做好准备，“他说。

这是第三次罢工，代价最高。这是日冕物质抛射 （CME） 以约 1,242 英里/小时的速度到达地球并引发巨大地磁风暴的时刻。与卡灵顿事件或去年的爆发类似，地面上的观察者将欣赏到色彩缤纷的极光表演。但与电网崩溃、电力线激增和卫星脱离轨道相比，这可能只是微不足道的补偿。

“如果发生这样的风暴，卫星阻力可能会随着大气密度的局部峰值而增加 400%，”欧空局空间天气建模协调员豪尔赫·阿马亚解释道。“这不仅影响碰撞风险，而且由于增加燃料消耗以补偿轨道衰减，还会缩短卫星的使用寿命。”

阿马亚补充说，虽然近地轨道卫星可能会得到一定程度的大气保护，但卡林顿级别的情况“不会让航天器安全”。

他将欧空局的训练方案比作大流行计划。

“只有在事件发生后，我们才能感受到它对我们社会的真正影响，但我们必须做好准备并制定计划，以便在接到通知后立即做出反应，”阿玛亚说。

欧空局计划于 2031 年发射其 Virgil 太空天气监测仪。图片来源：欧空局

然而，这远非绝望。Sentinel-1D 训练提供了与欧空局太空气象办公室合作经历可怕事件的第一次机会。与此同时，欧空局正在继续其分布式空间天气传感器系统 （D3S），该系统将部署一个提供最新数据源的新卫星阵列。与此同时，该机构正在为计划于 2031 年发射的维吉尔任务做准备。完成后，维吉尔将从太阳的“一侧”监测危险的太阳事件。在这个角度，该系统可以比以往更快地向地球上的团队发出太阳事件警报，让工程师有时间准备比以往更大的窗口的易受攻击的系统。

“影响的规模和多样性将我们和我们的系统推向了极限，但团队克服了挑战，这告诉我们，如果我们能够管理这一点，我们就可以管理任何现实生活中的突发事件，”奥姆斯顿说。