พายุสุริยะความเข้มสูงที่ NASA ตรวจพบทำให้ GPS และเครือข่ายการสื่อสารทั่วโลกตกอยู่ในความเสี่ยง

การปะทุขนาดใหญ่บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ ซึ่งตรวจพบเมื่อวันที่ 18 มกราคม ทำให้เกิดการแจ้งเตือนทั่วโลกที่ออกโดยองค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NOAA) ปรากฏการณ์นี้จัดอยู่ในประเภทการดีดมวลโคโรนา (CME) และกำลังได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดโดยหน่วยงานด้านอวกาศทั่วโลก เนื่องจากมีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อโลก

เมฆของอนุภาคที่มีพลังงานและพลาสมาเดินทางผ่านอวกาศ และตามการคาดการณ์จากศูนย์พยากรณ์อากาศอวกาศ น่าจะไปถึงสนามแม่เหล็กของโลกของเราในอีกไม่กี่ชั่วโมงข้างหน้า ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคเหล่านี้กับสนามแม่เหล็กสามารถก่อให้เกิดพายุแม่เหล็กโลกที่มีความรุนแรงสูง ซึ่งแสดงถึงภัยคุกคามที่แท้จริงต่อโครงสร้างพื้นฐานทางเทคโนโลยีหลายอย่างที่สังคมยุคใหม่ต้องพึ่งพา

ภาพของเหตุการณ์ถูกบันทึกด้วยความละเอียดสูงโดย Solar Dynamics Observatory (SDO) ของ NASA ซึ่งคอยติดตามกิจกรรมของดาวฤกษ์อย่างต่อเนื่อง ข้อมูลที่รวบรวมมีความจำเป็นสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการสร้างแบบจำลองวิถีโคจรและความรุนแรงของพายุ โดยให้ข้อมูลที่สำคัญเพื่อให้ผู้ให้บริการดาวเทียม สายการบิน และบริษัทพลังงานสามารถดำเนินการป้องกันได้

ภัยคุกคามที่มองไม่เห็นต่อเทคโนโลยีสมัยใหม่

พายุแม่เหล็กโลกก่อให้เกิดความเสี่ยงที่มีนัยสำคัญแต่มองไม่เห็นต่อเสถียรภาพของระบบเทคโนโลยีทั่วโลก เมื่อเมฆอนุภาคแสงอาทิตย์ชนกับสนามแม่เหล็กของโลก มันจะสร้างความผันผวนอย่างรุนแรงในสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศรอบนอกและพื้นดิน ปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์เดียวกับที่สร้างแสงออโรร่าขั้วโลกอันตระการตา แต่ก็สามารถทำให้เครือข่ายการสื่อสารและการนำทางไม่เสถียรอย่างจริงจังเช่นกัน ข้อกังวลหลักอยู่ที่ระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS) ซึ่งมีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับแอปแผนที่บนสมาร์ทโฟนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการนำทางเรือและเครื่องบินที่แม่นยำด้วย

ความเปราะบางของระบบเหล่านี้เกิดจากการรบกวนในชั้นบรรยากาศรอบนอกซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่สัญญาณดาวเทียมต้องผ่าน ในระหว่างที่เกิดพายุสุริยะ ชั้นนี้จะปั่นป่วน ซึ่งสามารถชะลอ เบี่ยงเบน หรือลดระดับสัญญาณวิทยุ ส่งผลให้เกิดการคำนวณตำแหน่งผิดที่อาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ไม่กี่เมตรถึงสิบกิโลเมตร นอกจาก GPS แล้ว การสื่อสารทางวิทยุความถี่สูงที่ใช้โดยการบินเชิงพาณิชย์และบริการฉุกเฉิน ยังอาจประสบปัญหาการหยุดชะงักอย่างรุนแรง ซึ่งกระทบต่อความปลอดภัยในการปฏิบัติการที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนเส้นทางที่ข้ามบริเวณขั้วโลก

หอดูดาว Solar Dynamics คืออะไร

Solar Dynamics Observatory (SDO) ของ NASA เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญที่สุดของมนุษยชาติในการศึกษาดวงอาทิตย์และการทำนายสภาพอากาศในอวกาศ ดาวเทียมดวงนี้เปิดตัวในปี 2010 ทำงานในวงโคจร geosynchronous ซึ่งช่วยให้สามารถรักษามุมมองของดาวฤกษ์ได้อย่างต่อเนื่อง โดยส่งข้อมูลปริมาณมหาศาลและภาพคุณภาพสูงมากมายังโลก ภารกิจของบริษัทคือการตรวจสอบว่าสนามแม่เหล็กสุริยะถูกสร้างขึ้นและจัดโครงสร้างอย่างไร และพลังงานแม่เหล็กนี้ถูกแปลงและปล่อยออกมาในเฮลิโอสเฟียร์ในรูปของลมสุริยะ แสงแฟลร์ และการดีดมวลโคโรนาอย่างไร เมื่อติดตั้งชุดเครื่องมือขั้นสูง SDO สามารถสังเกตดวงอาทิตย์ในช่วงแสงหลายช่วงคลื่น ซึ่งเผยให้เห็นรายละเอียดของชั้นบรรยากาศสุริยะ เช่น โคโรนา โครโมสเฟียร์ และโฟโตสเฟียร์ ซึ่งจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ความสามารถนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุบริเวณที่มีการเคลื่อนไหว เช่น จุดดับที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของการปะทุครั้งใหญ่ ข้อมูลที่รวบรวมโดยหอดูดาวมีความจำเป็นต่อแบบจำลองการพยากรณ์ที่คำนวณความเร็ว ความหนาแน่น และทิศทางของ CME โดยเสนอเวลาเตือนล่วงหน้าซึ่งอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ชั่วโมงไปจนถึงวันก่อนที่จะส่งผลกระทบต่อโลก

โครงข่ายไฟฟ้าได้รับผลกระทบอย่างไร

ความเสี่ยงที่ร้ายแรงที่สุดประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับพายุแม่เหล็กภูมิศาสตร์ที่รุนแรงคือโอกาสที่จะเกิดความเสียหายต่อเครือข่ายจำหน่ายพลังงานไฟฟ้าขนาดใหญ่

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการผันผวนของสนามแม่เหล็กโลกทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าความถี่ต่ำในพื้นดิน หรือที่เรียกว่ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำแม่เหล็กโลก (GICs)

กระแสเหล่านี้สามารถหาทางเข้าสู่เครือข่ายการส่งสัญญาณผ่านจุดต่อสายดิน ส่งผลให้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงโอเวอร์โหลด ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบ

การไหลของ GIC สามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของแกนหม้อแปลง ทำให้เกิดความเสียหายถาวร และในกรณีที่รุนแรง นำไปสู่การไฟดับซึ่งอาจกินเวลาหลายชั่วโมงถึงหลายสัปดาห์ ขึ้นอยู่กับขอบเขตของความเสียหายและความพร้อมของอุปกรณ์ทดแทน

ระเบียบการด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติการการบินและอวกาศ

เพื่อลดความเสี่ยง หน่วยงานภาครัฐและบริษัทเอกชนจึงใช้มาตรการด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดทันทีที่มีการประกาศเตือนพายุสุริยะ

ตัวอย่างเช่น สายการบินได้รับประกาศอย่างต่อเนื่องและสามารถเปลี่ยนเที่ยวบินจากเส้นทางขั้วโลกได้ มาตรการนี้ปกป้องผู้โดยสารและลูกเรือจากรังสีในระดับสูง และหลีกเลี่ยงพื้นที่ที่การสื่อสารทางวิทยุอาจถูกรบกวนโดยสิ้นเชิง

ในอวกาศ ผู้ให้บริการดาวเทียมสามารถนำอุปกรณ์ของตนเข้าสู่ “เซฟโหมด” โดยปิดส่วนประกอบที่ไม่จำเป็นเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติได้รับคำสั่งให้อยู่ในพื้นที่ที่มีการป้องกันมากขึ้นเพื่อลดการสัมผัสรังสี

วัฏจักรสุริยะและความถี่ของเหตุการณ์สุดขั้ว

กิจกรรมของดวงอาทิตย์ไม่คงที่ตามรูปแบบที่เรียกว่าวัฏจักรสุริยะซึ่งกินเวลาประมาณสิบเอ็ดปี ในช่วงเวลานี้ ดาวฤกษ์จะสลับระหว่างระยะของการมีกัมมันตภาพต่ำ (ต่ำสุดสุริยะ) และระยะกัมมันตภาพสูง (สูงสุดเท่าสุริยะ) ลักษณะเด่นคือจำนวนจุดดับดวงอาทิตย์ แสงแฟลร์ และ CME เพิ่มขึ้น

ขณะนี้ดวงอาทิตย์กำลังเข้าใกล้จุดสูงสุดของวัฏจักรปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าเหตุการณ์เช่นเหตุการณ์ที่ถูกติดตามเมื่อเร็วๆ นี้จะมีความถี่มากขึ้นและอาจรุนแรงขึ้นในปีต่อๆ ไป สถานการณ์นี้ตอกย้ำความจำเป็นในการลงทุนอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการตรวจสอบและแบบจำลองการคาดการณ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อปกป้องโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลก

ผลกระทบต่อดาวเทียมวงโคจรต่ำ

ดาวเทียมหลายพันดวงที่ทำงานในวงโคจรโลกต่ำ (LEO) รวมถึงกลุ่มดาวอินเทอร์เน็ตขนาดใหญ่ ต้องเผชิญกับความเสี่ยงเพิ่มเติมในช่วงพายุสุริยะ พลังงานที่สะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์ทำให้มันร้อนและขยายตัว ทำให้ความหนาแน่นของอากาศที่ตกค้างอยู่ที่ระดับความสูงนั้นเพิ่มขึ้น

ผลกระทบนี้จะเพิ่มแรงดึงดูดของชั้นบรรยากาศบนดาวเทียม ส่งผลให้ดาวเทียมสูญเสียระดับความสูงเร็วขึ้น เพื่อชดเชย ผู้ปฏิบัติงานจะต้องดำเนินการแก้ไขวงโคจรบ่อยขึ้น ซึ่งสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอันมีค่าและอาจส่งผลให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง การลากที่เพิ่มขึ้นยังเพิ่มความเสี่ยงของการชนกับดาวเทียมดวงอื่นหรือเศษอวกาศอีกด้วย

ความยืดหยุ่นของโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารระดับโลก

การพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารที่เชื่อมต่อระหว่างกันเพิ่มมากขึ้นทำให้สังคมโลกมีความเสี่ยงต่อสภาพอากาศในอวกาศที่แปรปรวนมากขึ้น นอกจากดาวเทียมแล้ว แม้แต่สายเคเบิลใยแก้วนำแสงใต้น้ำซึ่งมีการรับส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตส่วนใหญ่ของโลกก็อาจได้รับผลกระทบทางอ้อมเช่นกัน กระแสไฟที่เกิดขึ้นบนพื้นสามารถสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าฝั่งที่จ่ายพลังงานให้กับตัวส่งสัญญาณทวนตามสายเคเบิล ทำให้เกิดการหยุดชะงักอย่างมากต่อการไหลของข้อมูลข้ามทวีป