"Chiếc khiên" đối phó với Bão Mặt trời

tinhte, Theo 09:40 08/01/2011
Chia sẻ

Bão mặt trời được dự đoán trong năm 2012 hoặc 2013 sẽ bùng phát cực mạnh trong chu kì 11 năm hoạt động, vậy chúng ta phải làm gì để bảo vệ hệ thống điện? <img src='/Images/EmoticonOng/01.png'>

Như chúng ta đã biết, những cơn bão Mặt Trời là nguyên nhân gây nên hiện tượng cực quang tại 2 cực Trái Đất. Trên bầu trời đêm, cực quang là những dải sáng chuyển động liên tục với nhiều màu sắc. Đây được xem là một hiện tượng tự nhiên đẹp nhưng lại rất nguy hiểm bởi bão Mặt Trời có thể ngay lập tức vô hiệu hóa các trang thiết bị truyền thông, hệ thống định vị và mạng lưới điện.
 
Các nhà khoa học cho rằng trong 100 năm tới, sẽ có ít nhất một lần Trái Đất phải hứng chịu tình trạng mất điện trên diện rộng. Sức mạnh của thiên nhiên dường như không thể chống đỡ nhưng dự án mới của NASA có tên Solar Shield (khiên Mặt Trời) sẽ phát triển một hệ thống dự đoán nhằm giảm bớt tác động của bão Mặt Trời và các dòng electron.
 
Các hạt Mặt Trời tương tác với từ trường của Trái Đất.
 
Năm 1859, cơn bão Mặt Trời lớn nhất trong lịch sử với tên gọi Solar Superstorm hay Carrington Event đã đổ bộ lên Trái Đất khiến toàn bộ hệ thống điện báo tại châu Âu và Bắc Mỹ lúc bấy giờ bị tê liệt.
 
Ngày nay, tác động của bão Mặt Trời càng trở nên rõ rệt hơn đặc biệt là khi hệ thống đường dây điện cao áp chằng chịt tại Bắc Mỹ đã tăng lên gấp 10 lần kể từ những năm 1950.
 
Sự gia tăng này biến mạng lưới điện thành những chiếc ăng-ten khổng lồ cho các dòng điện cảm ứng địa từ (Geomagnetically Induced Currents - GICs). GICs có thể gây quá tải mạch, đứt mạch và trong một số trường hợp, nó thậm chí còn làm tan chảy các cuộn dây bên trong máy biến thế, gây nên những hư hỏng vĩnh viễn cho hệ thống cấp điện.
 
Điều này đã từng xảy ra vào ngày 13 tháng 3 năm 1989 khi một cơn bão địa từ nhỏ hơn Carrington Event đã làm mất điện trên một số khu vực tại Quebec (Canada) và phải mất 9 giờ để khôi phục. Bên cạnh Quebec, cơn bão cũng đã phá hỏng các trạm biến thế tại New Jersey (Hoa Kỳ) và Anh Quốc.
 
Các trạm biến thế là mục tiêu bảo vệ của Solar Shield
 
Mặc dù nhiều công ty đã từng bước gia cố mạng lưới điện nhưng với nhu cầu sử dụng năng lượng gia tăng nhanh, mạng lưới điện hiện đại ngày nay vẫn tồn tại những giới hạn và điểm yếu trước tác động của các cơn bão địa từ. Trước những dự đoán về tình trạng mất điện trên diện rộng rất có khả năng xảy ra, lãnh đạo dự án Solar Shield, Antti Pulkkinen tin rằng Solar Shield có thể "xác định những trạm biến thế nào sẽ bị tấn công và dự đoán trạm nào trong số đó sẽ chịu tổn thất nặng nề nhất trước bão Mặt Trời."
 
Cách thức hoạt động:

Khi một cơn gió Mặt Trời lớn bùng phát - hiện tượng này còn được gọi là sự phun trào hàng loạt của Mặt Trời (Coronal Mass Ejection - CME) được phát hiện khi đang hình thành từ Mặt Trời và hướng thẳng đến Trái Đất.
 
Những hình ảnh do 2 tàu không gian SOHO và STEREO của NASA chụp lại sẽ cho phép các nhà nghiên cứu mô hình hóa 3D về CME để dự đoán thời điểm đổ bộ. Trong khi CME đang "tìm đường" đến Trái Đất - mất trung bình từ 24 đến 48 giờ, nhóm phát triển Solar Shield sẽ tính toán dòng điện dưới mặt đất.
 

Khoảng 30 phút trước khi CME quét qua ACE - một tàu vũ trụ cách Trái Đất 1,5 triệu km. Các cảm biến trên ACE sẽ đo đạt tốc độ, mật độ và từ trường của CME sau đó truyền những dữ liệu này đến nhóm nghiên cứu Solar Shield đóng tại trung tâm Community Coordinated Modeling Center (CCMC) thuộc Goddard Space Flight Center của NASA.

Lãnh đạo dự án Solar Shield, Pulkkinen cho biết: "Chúng tôi sẽ nhanh chóng đưa dữ liệu thu được vào các máy tính tại CCMC. Mô hình của chúng tôi cho phép dự đoán từ trường và dòng điện trong tầng khí quyển trên của Trái Đất qua đó hướng dòng điện xuống bên dưới mặt đất."
 
Chỉ trong vòng 30 phút, Solar Shield có thể xử lý các cảnh báo từ những thông tin chi tiết về GICs.

Hiện tại, Solar Shield đang nằm trong giai đoạn thử nghiệm và vẫn chưa được kiểm tra thực tế. Một vài công ty liên quan đã thiết lập các rơle ngưỡng dòng tại các vị trí hiểm yếu trong mạng lưới điện nhằm giúp đội ngũ nhân viên kiểm tra các cảnh báo.
 
Tuy nhiên, với các dữ liệu chi tiết về GICs, nhóm nghiên cứu sẽ có thể nhanh chóng kiểm tra và cải tiến hệ thống đồng thời, họ cũng hy vọng sẽ có nhiều công ty năng lượng tham gia dự án hơn nhằm ngăn ngừa những mối đe dọa từ bão Mặt Trời.