Đề xuất StormWall: Tăng cường lá chắn từ quyển bảo vệ Trái Đất khỏi bão Mặt Trời

Theo Space, nhóm nghiên cứu dẫn đầu là phó giáo sư Brian Walsh ở Đại học Boston, bang Massachusetts đề xuất một giải pháp táo bạo mang tên StormWall để tăng cường độ kiên cố cho từ quyển, lá chắn tự nhiên ngăn những cơn bão mặt trời mạnh tấn công Trái Đất. Họ sử dụng mô phỏng máy tính để chứng minh việc củng cố từ quyển bằng đội tàu vũ trụ có thể giảm hơn một nửa cường độ của cơn bão địa từ lớn.

Nếu ý tưởng trở thành hiện thực, hệ thống StormWall có thể bảo vệ các vệ tinh dễ hư hỏng, mạng lưới liên lạc toàn cầu, hệ thống GPS và lưới điện khỏi sự cố gián đoạn do hạt tích điện từ bão mặt trời. Walsh chia sẻ ý tưởng về bức tường chắn bão trong vũ trụ của ông lấy cảm hứng từ một hiện tượng tự nhiên. Vật liệu tách ra từ khí quyển Trái Đất và trôi đến rìa từ quyển giúp củng cố lá chắn bảo vệ hành tinh. Walsh và đồng nghiệp mô tả chi tiết về StormWall trong bài báo công bố hôm 2/6 trên tạp chí Space Weather.

Trong các vụ phun trào mặt trời đặc biệt mạnh, từ quyển có thể bị xuyên thủng thông qua quá trình tái kết nối từ tính. Khi từ trường gió mặt trời hướng về phía nam, ngược chiều với từ trường hướng bắc của Trái Đất, các đường sức từ của hai bên va chạm, đứt gãy và nối lại với nhau theo cấu trúc mới. Quá trình này mở ra lỗ hổng, cho phép một lượng lớn năng lượng mặt trời tràn vào không gian gần Trái Đất, gây ra bão địa từ. Hệ thống StormWall được thiết kế để ngăn chặn quá trình đó bằng cách triển khai 6 tàu vũ trụ vào quỹ đạo địa tĩnh. Mỗi vệ tinh sẽ mang theo các chất như bari, lithium, natri hoặc canxi, có thể lưu trữ an toàn dưới dạng rắn, lỏng và chuyển thành dạng hơi khi cần.

Nếu phát hiện bão mặt trời nguy hiểm lao về phía Trái Đất, người điều khiển hệ thống sẽ gửi lệnh cho đội tàu thả vật liệu. Ánh sáng Mặt Trời sẽ nhanh chóng ion hóa các hạt hóa hơi, biến chúng thành đám mây plasma tích điện. Đám mây plasma nhân tạo sẽ trôi tới rìa từ quyển đối diện Mặt Trời, làm dày thêm lá chắn giữa Trái Đất và gió mặt trời đang đến. Cách này giúp làm chậm hiệu quả của quá trình tái kết nối từ tính, khiến bão mặt trời bị đẩy ngược lại và đi vòng qua hành tinh.

Để kiểm tra tính khả thi của ý tưởng, nhóm nghiên cứu mô phỏng cơn bão địa từ xảy ra vào tháng 5/2024. Một mô hình tái tạo sự kiện trong điều kiện bình thường, trong khi mô hình còn lại mô phỏng cơn bão với bức tường plasma StormWall đang hoạt động. Kết quả cho thấy dù không triệt tiêu hoàn toàn bão địa từ, StormWall có thể giảm hơn 50% cường độ cơn bão. Bằng cách làm gián đoạn dòng năng lượng ở ranh giới từ quyển, plasma nhân tạo có tác dụng đẩy lùi bão mặt trời.

Theo Eurek Elert, một trong những rào cản lớn nhất khi triển khai StormWall là chi phí. Việc phóng 6 tàu vũ trụ chở lượng vật liệu tương đương 12 xe bồn chở dầu, không hề rẻ. Sau khi giải phóng vật liệu và ion hóa quang học, hệ thống không thể bổ sung và chỉ có thể sử dụng một lần. Nhưng theo Walsh, StormWall vẫn đem lại lợi ích lớn hơn trong bối cảnh các công ty tư nhân đầu tư hàng tỷ USD vào cơ sở hạ tầng không gian như xây dựng trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo. Nhóm nghiên cứu so sánh một cơn bão địa từ "trăm năm có một" có thể gây thiệt hại nghiêm trọng trong không gian và trên Trái Đất, chỉ riêng chi phí tổn thất ở lưới điện đã lên tới 2,4 nghìn tỷ USD.

Walsh tin chắc nhóm của ông có thể giảm chi phí StormWall. Tiếp theo, họ đang lên kế hoạch nghiên cứu cách giảm 1/2 lượng vật liệu sử dụng, mô phỏng giải phóng vật liệu theo từng đợt để kéo dài tuổi thọ hệ thống và tìm kiếm quỹ đạo hiệu quả hơn. Họ cũng muốn xác định những nguyên tố tốt nhất để sử dụng. Theo Walsh, nguy cơ ô nhiễm lâu dài khi sử dụng StormWall rất thấp vì plasma nhân tạo sẽ rời khỏi hệ thống tương đối nhanh chóng, bị cuốn gió mặt trời cuốn đi trong khoảng 6 giờ thay vì quay trở lại khí quyển Trái Đất.