Kế hoạch xây tường plasma nhân tạo để bảo vệ Trái đất khỏi bão mặt trời mạnh

Nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi phó giáo sư Brian Walsh thuộc Đại học Boston, bang Massachusetts, Mỹ gây chú ý khi đề xuất một giải pháp táo bạo có tên StormWall nhằm chủ động 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 có thể gây ra thảm họa khi xảy ra bão mặt trời.

Phó giáo sư Walsh cho hay mọi người luôn nghĩ rằng, "không gian rất rộng lớn, Mặt trời thì khổng lồ và chúng ta chỉ có thể ngồi đây, chấp nhận những gì nó ban cho. Tuy nhiên, chúng tôi phát hiện có thể tác động đến bão mặt trời".

Ảnh: ESA & NASA.

Trong các vụ phun trào mặt trời đặc biệt mạnh, từ quyển - lớp chắn tự nhiên của Trái đất - 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 trên. StormWall sẽ triển khai 6 tàu vũ trụ vào quỹ đạo địa tĩnh. Mỗi vệ tinh sẽ mang theo một lượng "vật liệu tích trữ khối lượng" - 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 một cơn bão mặt trời nguy hiểm đang tiến về phía Trái đất thì các nhà điều khiển hệ thống StormWall 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. Bằng cách này, nhóm nghiên cứu nhận thấy nó có thể làm chậm quá trình tái kết nối từ tính, khiến bão mặt trời bị đẩy ngược lại và đi vòng qua hành tinh của chúng ta.

Để kiểm tra tính khả thi của ý tưởng trên, 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 nhưng hệ thống StormWall có thể giảm cường độ cơn bão xuống hơn 50%. Bằng cách làm gián đoạn dòng năng lượng ở ranh giới từ quyển, plasma nhân tạo có tác dụng đẩy lùi bão mặt trời.

Để đảm bảo phạm vi phủ sóng đầy đủ, StormWall sẽ phải phóng 6 tàu vũ trụ chở lượng vật liệu tương đương khoảng 10 xe bồn chở dầu. Chi phí cho hoạt động này không hề rẻ, thậm chí chi phí sẽ còn tăng cao hơn bởi thực tế là sau khi giải phóng vật liệu và ion hóa quang học, hệ thống sẽ ngừng hoạt động và không thể bổ sung - biến nó trở thành giải pháp chỉ có thể sử dụng 1 lần.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho hay, bài toán tài chính có thể sớm được giải quyết khi các công ty tư nhân đầu tư hàng tỷ USD vào cơ sở hạ tầng không gian và cân nhắc việc phóng các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo.

Nhóm nghiên cứu của Phó giáo sư Walsh tin rằng, có thể giảm chi phí cho việc triển khai hệ thống StormWall. Do đó, 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 các chuyên gia, 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 bầu khí quyển của Trái đất.