在当今快节奏的现代世界,人类活动非常依赖电力基础设施。 如果电网瘫痪,我们的气候控制系统将关闭,我们的计算机将死亡,所有电子形式的商业和通信将停止。
但除此之外,21 世纪的人类活动也越来越依赖于近地轨道 (LEO) 的基础设施。
除了目前在太空中的许多电信卫星外,还有国际空间站和一组 GPS 卫星。
正是由于这个原因,太阳耀斑活动被认为是一种严重的危害,而缓解它是当务之急。 为了解决这个问题,哈佛大学的一组科学家最近发布了一项研究提出了一个大胆的解决方案——在轨道上放置一个巨大的磁屏蔽。
这项研究是哈佛史密森天体物理学家中心 (CfA) 的 Manasavi Lingam 和 Abraham Loeb 的工作,最近以“未来太阳耀斑的影响和缓解策略”。
正如他们所解释的那样,太阳耀斑在当今世界构成了特别严重的风险,并且由于人类在近地轨道上的存在不断增加,这一威胁将变得更加严重。
自从著名的太阳耀斑事件以来,150 多年来,太阳耀斑一直受到人们的关注。卡灵顿活动1859 年。从那时起,人们就从理论和观测的角度致力于太阳耀斑的研究。
由于过去 200 年来天文学和太空探索方面取得的进步,人们对“太空天气”现象有了很多了解。
与此同时,人类对电力和天基基础设施的日益依赖也使我们更容易受到极端太空天气事件的影响。
事实上,如果卡林顿事件在今天发生,估计会对全球电网、卫星通信和全球供应链造成损害。
据一份报告称,全球累计经济损失2009年报告太空研究委员会的报告(“严重的太空天气事件——了解社会和经济影响”)预计将造成 10 万亿美元的损失,并且恢复需要数年时间。
然而,正如勒布通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样,与其他可能的威胁相比,这种来自太空的威胁受到的关注要少得多。
“就来自天空的风险而言,过去的大部分注意力都集中在小行星上,”勒布说。
“他们杀了它们过去和未来的物理影响是一样的,除非它们的轨道发生偏转。 然而,太阳耀斑对生物的影响很小,其主要影响是对技术的影响。”
“但一个世纪前,周围没有太多的技术基础设施,而技术正在呈指数级增长。因此,过去和未来的损害是高度不对称的。”
为了解决这个问题,林厄姆和勒布开发了一个简单的数学模型来评估太阳耀斑活动随时间推移造成的经济损失。 该模型基于两个因素考虑了技术基础设施受损的风险不断增加。
首先,他们考虑了太阳耀斑的能量随着时间的推移而增加的事实,然后再加上技术和 GDP 的指数增长。
他们确定,在更长的时间尺度上,罕见的、非常强大的太阳耀斑类型变得更有可能发生。
再加上人类在近地轨道上的存在和对航天器和卫星的依赖不断增加,这将在未来的某个地方加剧危险的结合。 或者正如勒布所解释的:
“我们预测,在~150年内,将会发生一场事件,其造成的损失相当于美国目前约20万亿美元的GDP,并且在以后的时间里,损失将呈指数级增长,直到技术发展饱和。”
“这样的预测以前从未尝试过。我们还提出了一个新的想法,即如何通过磁屏蔽减少高能粒子的损害。这是我的想法,以前没有提出过。”
为了解决这一日益增长的风险,林厄姆和勒布还考虑了在地球和太阳之间放置磁屏蔽的可能性。
该防护罩将放置在地球-太阳位置拉格朗日点 1,它将能够偏转带电粒子并在地球周围产生人造弓震。
从这个意义上说,这个屏蔽将以类似于地球磁场的方式保护地球,但效果更大。
根据他们的评估,Lingham 和 Loeb 表示,就其基本物理参数而言,这种防护罩在技术上是可行的。
他们还能够提供建造该防护罩的基本时间表,更不用说一些粗略的成本评估了。
正如勒布指出的那样,这样的防护罩可以在本世纪结束之前建造出来,而且成本只是太阳耀斑损害的一小部分。
“我们提议的与磁屏蔽相关的工程项目可能需要几十年的时间才能在太空中建造,”他说。
“将所需的基础设施(重达 10 万吨)提升到太空的成本可能高达 1000 亿美元,远低于一个世纪以来预期的损失。”
有趣的是,利用磁屏蔽来保护行星的想法之前就已经被提出过。 例如,这种类型的防护罩也是今年“行星科学愿景 2050 研讨会”,由 NASA 主办行星科学部(PSD)。
这个盾牌被推荐作为增强的手段”大气层并促进未来载人任务前往其表面。
在演讲过程中,题为“用于科学和探索的未来火星环境”,美国宇航局局长吉姆·格林讨论了磁屏蔽如何保护火星稀薄的大气层免受太阳风的影响。
这将使其能够随着时间的推移进行补充,这将带来额外的好处,即使火星变暖并允许液态水再次在其表面流动。 如果这听起来类似于改造火星,那是因为它是!
除了地球和太阳系之外,这项研究的影响是巨大的。 近年来,人们发现许多类地行星在附近的 M 型(又名红矮星)恒星系统内绕轨道运行。
由于这些行星的轨道距离各自的太阳很近,以及 M 型恒星的多变和不稳定的性质,科学家们对这些行星是否真的适合居住表示怀疑。
简而言之,科学家们冒险认为,在数十亿年的时间里,靠近太阳运行、与太阳潮汐锁定并经常受到太阳耀斑影响的岩石行星将失去大气层。 在这方面,磁屏蔽可能是创建太阳系外殖民地的一个可能的解决方案。
在 L1 拉格朗日点的轨道上放置一个大型防护罩,您就再也不用担心强大的磁暴肆虐地球了!
最重要的是,这项研究为以下问题提供了一个可能的解决方案:。 在寻找外星智慧生物 (ETI) 的迹象时,监测遥远恒星是否存在绕轨道磁屏蔽的迹象可能是有意义的。
正如莱奥布解释的那样,这种结构可能已经在遥远的恒星周围被发现,并且可以解释天文学家所做的一些不寻常的观察:
“如果结构足够大,另一个文明建造的盾牌的印记可能会涉及到由于掩星而引起的主星亮度的变化(与塔比星的行为类似)。”
“这种情况可能类似于戴森球体,但基础设施的目的不是收集恒星的能量,而是保护行星上的技术文明免受其主恒星耀斑的影响。”
众所周知,随着时间和技术的进步,人类在太空中的存在(以及对太空的依赖)将会增加。 因此,为太阳系可能向我们带来的最剧烈的太空天气事件做好准备是有意义的。
当谈到“宇宙中只有我们吗?”这样的重大问题时,采用我们最大胆的概念和建议并考虑它们如何为外星智慧指明道路也是有意义的。