Dự án 'Tường chắn bão' ngăn Trái đất quay về thời kỳ đồ đá

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kịch bản năm 2040, "The Big One" - trận bão mặt trời siêu khủng với sức tàn phá ở quy mô chưa từng thấy kể từ thế kỷ XIX - lao trực diện vào Trái Đất. Xa ngoài không gian, nơi các vệ tinh địa tĩnh đang quay theo quỹ đạo, 6 vệ tinh có kích thước bằng những chiếc xe buýt trường học bất ngờ mở toang và xả ra bari, liti hoặc natri.

Chỉ trong vòng vài phút, ánh sáng mặt trời biến số vật chất này thành lớp màng khí ion hóa, đóng vai trò như lá chắn làm giảm tốc khối plasma khổng lồ đang lao tới. Ngay tại bề mặt Trái Đất, một thảm họa toàn cầu chực chờ bùng nổ, vốn có khả năng đánh sập toàn bộ hệ thống lưới điện.

Theo Wall Street Journal, ngay cả cái tên, StormWall (Tường Chắn Bão), cũng đậm chất khoa học viễn tưởng. Thế nhưng, các chuyên gia khẳng định dự án này hoàn toàn khả thi, giúp giảm thiểu tác động của một siêu thảm họa vốn ước tính chỉ xảy ra một lần mỗi thế kỷ.

Bộ ba nhà khoa học khai sinh ra ý tưởng này cho biết một liên minh quốc tế hoàn toàn có thể xây dựng hệ thống này bằng công nghệ hiện có hoặc sắp sửa ra mắt.

Những tính toán sơ bộ cho thấy dự án có thể ngốn hàng chục tỷ USD. Thế nhưng, trong bối cảnh thiết bị điện tử ngày càng chi phối cuộc sống con người, và có nhiều cơ sở hạ tầng được đưa lên quỹ đạo, thì việc đầu tư cho StormWall là điều cần thiết, ông Brian Walsh - đồng thiết kế StormWall kiêm Phó giáo sư kỹ thuật tại Đại học Boston (Mỹ) - nhận định.

"Túi khí" ngoài không gian cho Trái Đất

Thông thường, Trái Đất được bảo vệ khỏi các hạt vũ trụ và hạt năng lượng Mặt trời nhờ từ quyển, một vùng không gian bao quanh bị chi phối bởi từ trường của hành tinh đó. Khi gió và các hạt năng lượng mặt trời tăng đột biến (được gọi là bão Mặt trời), chúng có thể đâm xuyên qua từ quyển và gây gián đoạn nghiêm trọng. Nếu quy mô đủ lớn, bão Mặt trời có thể phá hủy vệ tinh, thiết bị điện tử và thậm chí làm tê liệt lưới điện trên Trái Đất.

Với dự án StormWall, sáu vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh sẽ đồng loạt giải phóng hàng trăm nghìn kg vật chất như bari, liti hoặc natri. Trong vài phút, ánh sáng mặt trời sẽ ion hóa vật chất, tạo ra rào cản plasma phía trước vùng ban ngày của từ quyển, làm chậm quá trình truyền năng lượng của các hạt Mặt trời, khiến chúng chảy tràn sang hai bên rồi vòng ra vùng tối của từ quyển. Trong khoảng 6 giờ, sức mạnh của cơn bão sẽ giảm xuống.

Đài quan sát động lực học mặt trời (SDO) của NASA chụp một vụ bùng phát năng lượng mặt trời X5.8 đạt đỉnh hôm 10/5/2024. Ảnh: NASA.

Trong hàng thập niên qua, các nhà khoa học đã nghiên cứu về sự tương tác giữa từ quyển và “những vụ phun trào nhật hoa” (CME) có sức hủy diệt từ Mặt Trời. Các hạt tích điện từ gió Mặt trời liên tục phóng về phía Trái Đất, nhưng hầu hết đều bị từ quyển đánh bật ra. Một phần các hạt bị hút về phía những cực từ của Trái Đất, và khi gió Mặt trời hoạt động đặc biệt mạnh mẽ, chúng hình thành cực quang ở Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Hoạt động này thường tăng giảm theo các chu kỳ trung bình khoảng 11 năm.

“Quá trình này diễn ra hàng ngày, nhiều lần trong ngày. Khi xảy ra ở quy mô lớn, đó là lúc chúng ta gánh chịu hậu quả”, Allison Jaynes, giáo sư và nhà vật lý học tại Đại học Iowa (Mỹ), cho biết.

Sự cố nghiêm trọng gần nhất xảy ra vào tháng 3/1989, đánh sập lưới điện của bang Quebec (Canada) suốt 9 tiếng đồng hồ. Vào năm 2012, một "siêu bão" Mặt trời mạnh nhất trong ít nhất 150 năm qua đã sượt qua Trái Đất trong gang tấc.

Vào năm 2024, ngay gần đỉnh chu kỳ hiện tại của Mặt trời, trận bão mang tên Gannon buộc New Zealand phải kích hoạt chiến lược giảm thiểu rủi ro về vận hành lưới điện. Chính cơn bão này đã gây sự cố mất tín hiệu GPS ngay vào mùa cao điểm xuống giống tại vùng Dakotas và bắc Minnesota, khiến các nông dân Mỹ thiệt hại ước tính tới 1 tỷ USD.

StormWall sẽ giúp tăng cường khả năng phòng thủ của từ quyển khi những vật thể khổng lồ tiến về phía Trái đất. “Giống một túi khí, chỉ kích hoạt đúng một lần. Nó sẽ được kích nếu và chỉ khi tất cả biện pháp bảo vệ khác được đánh giá là không hiệu quả. Một khi đã bung túi khí, trục lái của xe coi như vứt đi, và công ty bảo hiểm sẽ tuyên bố chiếc xe đã hỏng hoàn toàn”, Daniel Welling - đồng tác giả của StormWall và giáo sư tại Đại học Michigan - nói.

"Về mặt lý thuyết, hệ thống này hoàn toàn khả thi", Ian Cohen - người đứng đầu bộ phận vật lý không gian và mặt trời tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng thuộc Đại học Johns Hopkins (người không tham gia nghiên cứu) - nhận định.

StormWall sẽ giúp tăng cường khả năng phòng thủ của từ quyển khi những vật thể khổng lồ tiến về phía Trái Đất. Ảnh: Shutterstock.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất là các chuyên gia không thể dự báo thời tiết vũ trụ chính xác như thời tiết Trái Đất. Ông Cohen nói chúng ta không có đủ cảm biến đặt ngoài không gian, và các quy trình kích hoạt bão Mặt trời và yếu tố ảnh hưởng tới sức mạnh của bão còn phức tạp hơn nhiều.

Để StormWall hoạt động, các nhà khoa học cần phát hiện những dấu hiệu sớm của CME đặc biệt nguy hiểm, sau đó theo dõi lộ trình của trận bão trong không gian bằng cả hệ thống dưới mặt đất lẫn vệ tinh quan sát không gian sâu, ông Walsh cho biết. Từ đó, một hội đồng quốc tế sẽ phải đồng thuận về phương án hành động và nhấn nút kích hoạt hệ thống, ông nói thêm.

Vẫn còn là tương lai xa

Ông Cohen nói có rất nhiều rào cản kỹ thuật để đưa hệ thống này vào vận hành. Khoản chi phí khổng lồ nhất là phóng tên lửa, cần đưa 380 tấn vật chất liti, bari hoặc natri lên độ cao 35.400 km so với bề mặt Trái Đất. Độ cao này gấp 68 lần so với quỹ đạo vệ tinh Starlink của SpaceX. Độ cao này là yếu tố sống còn vì đây là vị trí các vật chất ion hóa có thể di chuyển dọc theo "đường cao tốc tự nhiên" trong vũ trụ, giảm sức mạnh cơn bão trong 6 giờ.

Hiện tại, việc đưa khối lượng vật chất khổng lồ như vậy lên quỹ đạo địa tĩnh gần như là nhiệm vụ bất khả thi, vì cần quá nhiều lượt phóng. Khối lượng tải trọng của StormWall lớn gấp nhiều lần so với một vệ tinh địa tĩnh thông thường, vốn đã cần đến những tên lửa mạnh nhất thế giới hiện nay để phóng lên.

SpaceX đang phát triển siêu tên lửa Starship để gửi khối lượng lớn vật chất vào không gian sâu hơn bằng các hoạt động tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo. Kỹ thuật này vẫn chưa thử nghiệm hoàn chỉnh. Starship dự kiến bắt đầu phóng vào các quỹ đạo tầm thấp của Trái đất, nhưng vẫn chưa rõ khi nào họ mới đưa tên lửa lên tới quỹ đạo mà StormWall yêu cầu.

Tên lửa Trường Chinh 9 của Trung Quốc có năng lực phóng tương đương, song chuyến bay thử nghiệm đầu tiên dự kiến diễn ra vào đầu những năm 2030.

Ông Welling cho biết ngay cả trong kịch bản lạc quan nhất, phải mất ít nhất 5 năm nữa StormWall mới được phóng. Ngay cả khi dự án này ngốn tới 100 tỷ USD, mức giá đó cũng chỉ bằng 1/10 số tiền mà các công ty công nghệ dự kiến đổ vào hạ tầng trí tuệ nhân tạo (AI).

Nếu không có "túi khí không gian", bất cứ trận bão mặt trời đủ lớn nào cũng có khả năng biến tất cả trung tâm dữ liệu AI đắt đỏ thành những đống sắt vụn vô dụng.