我们面临的最大灾难之一将在太阳喷发出一个重达100亿吨的等离子体球——这是它以前发生过并且肯定会再次发生的——约18小时后开始。当这个带电粒子云,称为日冕物质抛射(CME),撞击地球时,电流将涌过电网。变压器将被摧毁。灯将熄灭。食物将变质,而且——由于整个交通系统也将关闭——将无法补货。
几周之内,核电站的备用发电机将耗尽燃料,为储存放射性乏燃料棒的冷却池供水的电动泵将停止运行。将导致多起熔毁。“想象一下美国发生30次切尔诺贝利事故,”电气工程师约翰·卡彭曼说,他是研究电网对空间天气脆弱性的专家。一场足以摧毁部分电网的CME,科学家和保险公司称之为高后果、低频率事件。许多空间天气科学家表示,地球很快就会遭遇一次。虽然CME可能随时发生,但它们与11年的太阳黑子周期的峰值密切相关。当前的周期将在2013年7月达到顶峰。
历史上最强大的CME发生在与科学家预测的2013年峰值相似的太阳周期中。在所谓的1859年卡林顿事件中,美国的放电现象震惊了电报员,并引发了他们的设备起火。1921年的一次CME扰乱了东海岸的无线电通信,并导致欧洲大部分地区的电话通信中断。在2008年美国国家科学院的一份报告中,科学家估计,一场1921年级别的风暴可能会摧毁美国电网上的350台变压器,导致1.3亿人断电。更换损坏的变压器将需要很长时间,因为大多数需要长达两年才能制造。
“我们需要建立防御100年一遇的太阳风暴的保护措施。”一旦外部电力中断,核电站将依靠柴油发电机,这些发电机可以为乏燃料冷却池供水长达30天。熔毁威胁的范围已被充分记录。3月份日本福岛核电站发生事故前一个月,一个由工程师组成的“弹性社会基金会”向美国核监管委员会提交了一份请愿书,建议增设核电站的紧急备用系统。请愿书声称,一次严重的太阳风暴将比9.0级地震更糟糕,可能导致该国约三分之二的核电站在一到两年内断电。
防止CME引起的浪涌将是昂贵的。如果能提前足够时间预警(至少几个小时),电力公司就可以完全关闭变压器,并在风暴过后重新开启。但如此大规模地关闭电网将耗资数十亿美元。要做到这一点,预测必须准确。
去年10月,NASA科学家宣布了其太阳盾计划,用于监测太阳爆发并预测风暴。虽然这是一个好的举措,但该系统使用的是1997年发射的卫星,其设计寿命只有五年。没有其他国家拥有类似或更先进的系统。
我们的备用系统也还没有到位。美国国土安全部正在资助一种紧急备用变压器的研发,但它还需要几年才能投入使用。卡彭曼开发了一种价值10万美元的电容器,可以阻挡风暴引起的浪涌,但这些在紧急情况下未经证实。“大规模太阳风暴是一个‘低概率’事件,就像100年一遇的洪水一样,”NRC请愿书的作者托马斯·波皮克说。“就像我们建造堤坝来防御100年一遇的洪水一样,我们也需要建立防御100年一遇的太阳风暴的保护措施。”