بستن
ترنجی

با وابستگی هرچه بیشتر به ماهواره‌ها طوفان‌های خورشیدی می‌تواند زندگی ما را مختل کنند

no thumb

ماهواره‌ها جزء مهمی از زندگی مدرن ما هستند. درواقع این وابستگی به‌قدری جدی است که طرح‌هایی نیز برای مقابله با شرایطی که نمی‌توانیم به آن‌ها تکیه کنیم، تدوین‌شده‌اند. یک سند دولت بریتانیا با عنوان استراتژی آماده‌باش اقلیم فضایی موجود است که شاید عجیب به نظر برسد، اما وقتی این‌همه سامانه‌های مخابراتی، حمل‌ونقل و اقتصادی وابسته به ماهواره‌ها هستند، اهمیت در نظر گرفتن یک گزینه جایگزین بهتر درک می‌شود.

واقعیت امر این است که ما به طرق بیشتر از آنکه تصورش را بکنید به ماهواره‌ها وابسته هستیم. مفهوم استفاده از ماهواره‌ها طی نامه‌ی آرتور سی کلارک، مخترع و نویسنده داستان‌های علمی-تخیلی به مجله Wireless World در سال ۱۹۴۵ مطرح و از آن موقع محبوب شد. از آن زمان تاکنون این صنعت رشد کرده و به ارزش سالانه ۱۰۰ میلیارد دلار رسیده است.

این نشان‌دهنده میزان نفوذ خدمات ماهواره‌ای به زندگی مدرن ما است. ناوگانی چند صد فروندی از ماهواره‌های مخابراتی اکنون در مدار ژئوسنکرون زمین هستند و چند صد ماهواره دیگر هم در مدارهای پایین‌تر هستند. مخابرات سریع ماهواره‌ای در خدمت بازارهای جهانی‌ای هستند که شالوده اقتصاد، خدمات اضطراری و دفاعی بوده و ایمنی جامعه بشری را تأمین می‌کنند. ماهواره‌ها پشتیبان سامانه ناوبری جهانی GPS هستند که در خدمات حمل‌ونقل زمینی، دریایی و هوایی در خدمت بشر هستند. کشاورزی، ساخت و تولید و زنجیره‌های لجستیکی که تقریباً تمام کالاهای مصرفی ما را تأمین می‌کنند (از شیر داخل نوشیدنی قهوه شما تا صفحه نمایشی که اکنون این مطلب را از روی آن می‌خوانید) وابسته به اطلاعات تأمین‌شده توسط ماهواره‌ها است.

اما اگر متوجه برخی کاربردهای جالب و خاص ماهواره‌ها نشده باشید، ایرادی ندارد. اما بد نیست بدانید که برخی قطارها از اطلاعات GPS برای کنترل اینکه در پلتفرم‌هایی با طول‌های مختلف کدام درها بازشوند استفاده می‌کنند. بانک‌ها هم از زمان‌بندی دقیق ناوبری ماهواره‌ای برای ثبت برچسب زمانی تراکنش‌های مالی استفاده می‌کنند.

در شکل زیر، تصویری شبیه‌سازی‌شده از فضای اطراف زمین و ترافیک ماهواره‌ها را می‌بینید. البته اندازه اجرام بسیار اغراق‌شده است تا بتوانید حضور آن‌ها را متوجه شوید.

image-20150729-30858-9ytv9y

سناریوی بدترین حالت

ما می‌توانیم بدون ماهواره‌ها به زندگی ادامه دهیم، اما تأثیر و مزایای آن‌ها به‌قدری گسترده و همه‌گیر است که ادامه دادن بدون آن‌ها نیازمند مشارکتی همگانی و سرمایه‌گذاری‌های هنگفت است. این باعث شده که برخی به فکر باشند که ماهواره‌ها با چه خطراتی روبرو هستند و باید چه‌کار کرد.

یکی از تهدیدات مربوط به اقلیم فضایی (Space Weather) است. این تهدید ناشی از شراره‌های خورشیدی است. شراره‌های خورشیدی فوران‌های قوی تشعشعی یا انفجار حجمی از پروتون‌های پرانرژی و پرسرعت هستند که گاهی راهی زمین می‌شوند. طی دوره‌های اختلالات وضعیت اقلیم فضایی ناحیه‌ای که دور استوای زمین است و کمربند تشعشعی ون آلن نام دارد توسط تعداد بیشتری از ذرات زیراتمی باردار اشغال می‌شود.

این رویداد موجب ایجاد اختلالاتی در عملیات ماهواره‌ها می‌شود و ناشی از تجمع بار الکتریکی روی مدارهای الکترونیکی آن‌ها است و موجب ایجاد فرامین موهومی و بارگذاری بیش‌ازاندازه و آسیب به قطعات حساس آن‌ها می‌شود. اثر این رویداد روی اتمسفر بالایی زمین موجب اخلال سیگنال‌های مخابره شده توسط ماهواره‌های ناوبری می‌شود و بالقوه می‌تواند خطاهایی را وارد تخمین موقعیت توسط سامانه‌های ناوبری کرده و در موارد شدید آن‌ها را غیر قابل‌استفاده کند.

این‌ها آسیب‌های نظری نیستند، در دهه‌های اخیر طوفان‌های خورشیدی موجب ازکارافتادن برخی خدمات ماهواره‌ای شده‌اند. تعدادی از ماهواره‌ها نیز آسیب دائمی دیده و از بین رفته‌اند. این حوادث خسارت‌های مالی بزرگی بوده‌اند و میزان خسارت مالی شرکت‌های اپراتور ماهواره‌ها به صدها میلیون دلار رسیده است. تأثیرات گسترده‌تر اجتماعی و اقتصادی نسبتاً محدودتر بوده، اما بااین‌حال هنوز مشخص نیست که چطور حجم فزاینده زیرساخت‌های فضایی در مقابل شرایط فضایی خطرناک‌تر پاسخ خواهد داد.

وقتی فضا طوفانی می‌شود

بزرگ‌ترین پدیده طوفان خورشیدی که ثبت شده است، واقعه کارینگتون در سپتامبر سال ۱۸۵۹ بود که به نام منجم بریتانیایی که آن را مشاهده کرد، ثبت شده است. البته در آن دوره خبری از ماهواره‌ها نبود که بخواهند از این طوفان متأثر شوند. اما دستگاه‌های تلگراف آن زمان به دلیل القای جریان در سیم‌های مسی و تداخل با سیگنال‌ها از کار افتادند و حتی بعضی اپراتورهای تلگراف دچار برق‌گرفتگی شده و در مواردی نیز کاغذ تلگراف آتش گرفته بود. طوفان ژئومغناطیسی که این پدیده به راه انداخت به‌قدری شدید بود که شفق‌های شمالی که معمولاً پدیده‌هایی قطبی هستند، در عرض‌های پایینی در حد باهاماس (نزدیک آمریکای مرکزی) دیده شدند.

تحلیل آماری این واقعه و طوفان‌های خورشیدی دیگر حاکی از آن است که انتظار واقعه‌ای به این بزرگی را باید در هر چند صدسال داشته باشیم. سؤال بیشتر از اینکه “اگر رخ دهد چه می‌شود” این است که کی قرار است رخ دهد. یک مطالعه در سال ۲۰۰۷ نشان داد که اگر واقعه کارینگتون امروزه رخ می‌داد، می‌توانست ۳۰ میلیارد دلار به اپراتورهای ماهواره‌ها خسارت زده و زیرساخت‌های حیاتی در فضا و روی زمین را تهدید کند. این قضیه کاملاً جدی گرفته‌شده و در سند تهدیدات ملی بریتانیا نیز به چشم می‌خورد و منجر شده که دولت بریتانیا برنامه‌ای برای آماده‌باش در مقابل آن ترسیم کند.

شکل زیر نموداری از انواع شرایط اقلیمی فضا و تأثیرات آن‌ها را نشان می‌دهد.

image-20150729-30854-xrt7j0

ما تنها حدود ۱۵۰ سال است که خبرداریم وضعیت اقلیمی فضا به‌طور بالقوه چه خطراتی را متوجه زمین می‌کند و تنها حدود ۵۰ سال است که به فناوری‌هایی وابسته شده‌ایم که در مقابل آن آسیب‌پذیر هستند. دانش ما در این زمینه هنوز ضعیف است و الزام‌آور تحقیقات بعدی است. عجیب نیست که مهندسان و متخصصان بیمه این‌قدر درزمینهٔ شناسایی خطرات و ارائه راه‌هایی برای تخفیف اثرات مخرب تلاش کرده‌اند. این تلاش‌ها شامل ساخت سامانه‌های ذخیره است تا در صورت وارد شدن آسیب، جایگزین شوند، تقویت‌کننده‌های سیگنال برای گذر از میان تداخل‌های الکترومغناطیسی، خازن‌های پرظرفیت برای جذب انرژی اضافی‌ای که قادر به آسیب رساندن به شبکه‌های الکتریکی و مخابراتی است و همچنین جایگزین‌هایی دقیق برای سامانه‌هایی مانند GPS در مدت‌زمانی است که قابل‌استفاده نیستند.

با گذر زمان و درک بهتر تهدیدات فضایی، تولیدکنندگان ماهواره‌های می‌توانند طراحی‌های خود را بهبود داده و ماهواره‌های را در مقابل شدیدترین وضعیت‌های اقلیم فضایی مقاوم کنند. اما احتمالاً نیاز به بهبود استانداردهای مهندسی برای اطمینان از اینکه سامانه‌های ماهواره‌ای مهم و حیاتی در شرایط دشوار همچنان به کار خود ادامه می‌دهند، وجود خواهد داشت. درعین‌حال، کاربران خدمات ماهواره‌ای نیز باید به دنبال یافتن راه‌هایی برای جبران قطعی‌هایی که ممکن است تجربه کنند، باشند.

[su_button url=”http://www.iflscience.com/technology/so-much-vested-satellites-solar-storms-could-bring-life-standstill” target=”blank” background=”#06a570″]iflscience[/su_button]

0
0
برچسب ها: GPSالکترومغناطیستشعشعجی پی اسشراره خورشیدیطوفان خورشیدیفضافضاپیماماهوارهمخابراتمخابرات ماهواره‌ای

علي رسول زاده

نویسنده علي رسول زاده

درج نظرات: