新模拟显示下一次卡灵顿级太阳超级风暴可能摧毁“我们所有卫星”

最新模拟揭示了一个令人担忧的前景：当前绕地球运行的任何卫星在下一次卡灵顿事件级别的太阳超级风暴中都无法幸免。此发现正值科学家们准备发射欧洲航天局（ESA）的Sentinel-1D卫星，利用假设情景加强对严重空间天气事件的应对准备。1859年，英国天文学家Richard Carrington观测到的原始卡灵顿事件，至今仍是极端太阳活动的标杆。Carrington目睹了一个大约木星大小的太阳黑子爆发出巨大太阳耀斑，随后一周的地磁风暴使全球天空绚烂极光。这一历史事件如今成为警示，提醒我们如果类似或更强烈的风暴袭击现代高度依赖卫星的文明，后果将不堪设想。\n\n模拟情景中，一次X45级太阳耀斑突然爆发，释放出强烈辐射波，几乎无预警地袭击地球。初期辐射主要打击卫星，尤其是远离地球保护性内磁场的卫星。约15小时后，一次日冕物质抛射（CME）——一团以每小时超过440万英里速度移动的巨大等离子体云——撞击地球磁层，引发与卡灵顿事件相当的地磁风暴。这些风暴显著膨胀高层大气，使卫星受到的阻力增加高达400%。大气阻力增加可能导致卫星坠入大气层，在那里燃烧或坠毁，实际上摧毁整个卫星星座。\n\n卫星面临的三重威胁包括耀斑的初始辐射爆发、随后扰乱导航系统并增加碰撞风险的辐射波，以及由CME引发的地磁风暴导致地球大气膨胀。低地轨道卫星享有地球大气和磁场的部分自然保护，但即便如此，在如此强烈的事件中也可能脆弱。2024年5月的一次强烈地磁风暴已显露出这种脆弱性，造成GPS严重中断，一些卫星脱轨，导致美国农民因设备故障损失近5亿美元。\n\n全面卡灵顿级事件的潜在损害远超近期影响。2013年一项研究估计，此类风暴可能使美国电网损失高达2.6万亿美元。全球范围内，随着对卫星技术依赖的增加，损失将难以估量。专家警告，这类事件不是“是否”发生，而是“何时”发生。统计数据显示，卡灵顿级风暴约每500年发生一次，本世纪发生概率约为12%。预计到2050年，卫星数量将增加十倍，风险只会更大。\n\nESA进行的桌面演练对培训专家有效应对最坏情景至关重要。在保护Sentinel-1D的准备过程中，研究人员获得了全球卫星网络可能受影响的洞见，并学到了宝贵的缓解策略。这些演练强调了制定强有力应急计划以管理太阳超级风暴连锁效应的紧迫性。ESA空间天气建模协调员Jorge Amaya指出，虽然我们要等到事件发生才能看到全部影响，但现在的准备可以防止未来灾难性后果。太阳超级风暴威胁的加剧凸显了持续投资空间天气研究、卫星加固技术和国际协调以保护人类太空资产的重要性。