Châu Âu vừa thực hiện cuộc mô phỏng thời tiết không gian cực đoan nhất từ trước đến nay — một kịch bản về siêu bão mặt trời khốc liệt đến mức không vệ tinh nào trong bài diễn tập có thể thoát khỏi tổn hại.

Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) tổ chức cuộc diễn tập này tại trung tâm điều khiển sứ mệnh ở Darmstadt (Đức) nhằm kiểm tra cách các vệ tinh và đội ngũ vận hành của mình ứng phó trước một siêu bão Mặt Trời tương đương với Sự kiện Carrington năm 1859 — cơn bão từ mạnh nhất từng được ghi nhận, có khả năng gây rối loạn nghiêm trọng cho các thiết bị điện tử. Cuộc mô phỏng được thiết kế để kiểm tra khả năng vận hành vệ tinh và mức độ sẵn sàng ứng phó với thời tiết không gian, trước khi phóng sứ mệnh Sentinel-1D dự kiến vào tháng 11.

“Nếu một sự kiện như vậy thực sự xảy ra, sẽ không có giải pháp nào hoàn hảo cả. Mục tiêu (mô phỏng) là bảo vệ vệ tinh và giảm thiểu thiệt hại ở mức thấp nhất có thể,” ông Thomas Ormston, Phó trưởng bộ phận vận hành tàu vũ trụ Sentinel-1D, cho biết trong thông cáo của ESA.

Trong kịch bản mô phỏng, Mặt Trời tung ra một đòn tấn công ba tầng. Trước tiên là một vụ bùng phát bão mặt trời loại X khổng lồ, với bức xạ chạm tới Trái Đất chỉ sau tám phút, làm gián đoạn thông tin liên lạc, radar và các hệ thống theo dõi. Tiếp đó là một luồng hạt năng lượng cao — proton, electron và hạt alpha — bắn phá các vệ tinh đang bay, gây ra lỗi dữ liệu, hỏng phần cứng và đọc sai tín hiệu.

Khoảng 15 giờ sau, một vụ phun trào khối lượng nhật hoa khổng lồ va vào từ quyển của Trái Đất. Tầng khí quyển trên cùng phồng lên, khiến lực cản tác động lên các vệ tinh tăng tới 400%, đẩy chúng lệch khỏi quỹ đạo dự kiến, gia tăng nguy cơ va chạm và rút ngắn tuổi thọ thiết bị.

Trên mặt đất, cùng cơn bão này có thể làm quá tải lưới điện và đường ống dẫn do năng lượng địa từ trường. Cuộc mô phỏng buộc các điều phối viên của ESA phải đưa ra quyết định trong thời gian thực, giúp rút ra kinh nghiệm về cách lập kế hoạch, ứng phó và xử lý khi tình huống tương tự xảy ra.

“Dòng năng lượng khổng lồ mà Mặt Trời phóng ra có thể gây thiệt hại cho tất cả các vệ tinh trên quỹ đạo,” ông Jorge Amaya, Điều phối viên mô hình thời tiết không gian của ESA, cho biết. “Các vệ tinh ở quỹ đạo thấp thường được tầng khí quyển và từ trường Trái Đất bảo vệ tốt hơn khỏi hiểm họa không gian, nhưng một vụ nổ có cường độ như Sự kiện Carrington thì sẽ không có vệ tinh nào an toàn.”

Năm 1859, nhà thiên văn học người Anh Richard Carrington là người đầu tiên quan sát và ghi lại một vụ bùng phát Mặt Trời (solar flare) bằng kính thiên văn. Cụ thể, vào ngày 1–2 tháng 9 năm 1859, chỉ khoảng 17 tiếng sau vụ nổ Mặt Trời, một khối plasma khổng lồ đã đập vào từ quyển của Trái Đất. Tác động này gây ra cơn bão địa từ cực mạnh, làm bầu trời rực sáng bởi cực quang xuất hiện khắp nơi trên thế giới, thậm chí thấy rõ bằng mắt thường ở tận vùng nhiệt đới như Cuba, Jamaica, và Hawaii.

Hậu quả lúc đó bao gồm hệ thống điện báo – công nghệ truyền thông tiên tiến nhất lúc bấy giờ – bị tê liệt trên diện rộng khắp châu Âu và Bắc Mỹ, trong khi một số trạm điện báo phát tia lửa điện, do dòng điện cảm ứng từ cơn bão địa từ mạnh đến mức sinh điện trong dây dẫn.

Bài diễn tập cho thấy một cơn bão Mặt Trời nghiêm trọng có thể gây ra hiệu ứng dây chuyền trên quy mô lớn — từ việc vệ tinh ngừng hoạt động, tín hiệu định vị sai lệch, cho tới mất liên lạc quan trọng. Các nhà khoa học ESA cảnh báo rằng một sự kiện như vậy là không thể tránh khỏi.

“Điều quan trọng rút ra là đây không phải là câu hỏi ‘liệu có xảy ra hay không’, mà là ‘khi nào nó xảy ra’,” ông Gustavo Baldo Carvalho, Trưởng nhóm mô phỏng của Sentinel-1D, nhấn mạnh.

Để chuẩn bị cho điều tất yếu đó, ESA đang mở rộng mạng lưới giám sát và chuẩn bị cho sứ mệnh Vigil năm 2031 — một vệ tinh mới sẽ hoạt động tại điểm L5 giữa Mặt Trời và Trái Đất, giúp cảnh báo sớm hơn về các vụ phun trào Mặt Trời. Mục tiêu, theo ESA, là đảm bảo các vệ tinh và cơ sở hạ tầng mặt đất có thể phục hồi nhanh chóng sau các sự cố không gian cực đoan.

Một vụ bùng phát bão Mặt Trời mạnh được tàu Solar Orbiter do ESA dẫn đầu ghi lại ngày 30-9-2024. Ảnh: ESA & NASA