
科学家提议向地球磁场喷射化学物质以保护我们免受强烈的太阳风暴
(图片来源:欧洲航天局和美国国家航空航天局)当强烈的太阳风暴向地球袭来时,地球的第一道防线是其磁层,这是一个巨大的磁气泡,能够抵挡太阳有害带电粒子的冲击。历史上,人类只尝试预测风暴并为冲击做好准备。然而,现在,由波士顿大学的布莱恩·沃尔什(Brian Walsh)领导的一个团队提出了一种大胆的方法,利用一组航天器主动增强这一天然防御,减轻太空天气的影响。这个概念被称为“风暴墙”(StormWall),使用计算机模拟表明,强化磁层可以将一个主要地磁风暴的强度减少超过一半。如果得到实现,研究人员表示,这一系统可以保护脆弱的卫星、全球通信网络、GPS系统和电力网免受潜在灾难性干扰。“人们总是认为,‘太空是巨大的,太阳是巨大的,我们只能坐在这里接受它的馈赠’,”沃尔什在一份声明中说。“但我们发现,我们可以对此产生影响。”在特别强大的太阳爆发期间,地球的自然屏障可能会通过一种称为磁重联的过程被突破。当太阳风携带的磁场与地球的磁场完美对齐时,它们会暂时连接在一起。这就打开了一个天体通道,使大量太阳能进入近地空间并触发地磁风暴。“风暴墙”概念旨在中断这一过程。该系统将部署六艘航天器进入同步轨道。每颗卫星将携带储存“质量加载材料”的装置——如钡、锂、钠或钙等物质,可以安全地作为固体或液体存储,按需气化。如果探测到危险的太阳风暴正向地球逼近,任务控制中心会指示机队释放材料。阳光会迅速电离气化的粒子,将其转化为带电等离子体云,研究指出。这种人工等离子体将漂向面向太阳的磁层边缘,有效地加厚地球与来袭太阳风之间的边界。通过向这一关键边界添加质量,团队发现可以减缓磁重联的效率,迫使恶劣的太空天气在我们星球周围反弹。“这就像一个村庄里的人们看到河水泛滥——也许他们可以预测何时会发生这种情况,但也许更好的办法是建一堵防洪墙,”沃尔什在声明中说。“这就是我们在这里提出的。”为了测试这一概念的可行性,研究人员模拟了2024年5月的历史地磁风暴,通常被称为母亲节风暴。一个模型在常规条件下重现了这一事件,而第二个模型则模拟了启用“风暴墙”等离子体屏障的风暴。结果显示,虽然“风暴墙”并不会完全消除地磁风暴,但可以将其强度降低超过50%,研究指出。通过在磁层边界处干扰能量流动,人工等离子体将本质上迫使太空天气在我们星球周围反弹。“当你应用一些真正严肃的物理学时,它确实有效,”沃尔什在声明中说。“而我们需要的质量、发射能力——这一切都在我们的能力范围内。”根据声明,为了提供足够的覆盖,这一机队需要共同携带相当于大约十二辆油罐车的有效载荷。成本将相当不菲,并且由于一旦有效载荷被发射并光电离,系统将失效且无法补给——使其成为一种“一次性”的解决方案,成本将进一步增加。然而,随着私人公司向轨道基础设施投资数十亿美元并考虑发射太空数据中心,沃尔什及其团队认为财务上的数学很快可能会倾向于这种主动防御。研究还承认,修改一个相互关联的系统需要谨慎评估意外后果。研究补充说,采用“风暴墙”方法造成长期污染的风险较低,因为人工等离子体会“相对快速”离开系统,在大约六小时内被太阳风卷走,而不是重新进入地球的大气层。由于磁层覆盖着整个地球,研究人员表示,“风暴墙”将作为整个星球的集体保护屏障。“如果你建造了它,并且如果它被部署,它将帮助地球上的所有人,”沃尔什在声明中说。“你无法让它仅帮助一个国家或一组卫星。”关于这一概念的更多细节于6月2日在《太空天气》杂志上发表。香米拉·库斯图努尔(Sharmila Kuthunur)是驻印度班加罗尔的独立太空记者。她的工作
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