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據英國《新科學家雜志》報道，近期，美國科學家發(fā)布了一份特殊報告，報告中預測了2012年9月22日將出現(xiàn)太陽風暴，分析稱這可能引起一次地球災難，90秒之后美國一些地區(qū)將陷入災難危機。很可能美國會淪落為發(fā)展中國家，經濟損失達數萬億美元，恢復可能需要4-10年時間，其破壞力遠遠超過“卡特里娜”颶風。而美國科學家卻表示，太陽風暴也一樣能進行光伏效應發(fā)電，這能有效緩解能源危機。 特殊報告稱，2012年9月22日將出現(xiàn)90秒太陽風暴危機 2012年9月22日午夜時分，紐約曼哈頓上空將出現(xiàn)閃爍的彩色光芒，紐約市民很少會看到如此短暫而獨特的類極光現(xiàn)象，這只有在南極才會看到。在短短幾秒內，居民家中的燈泡開始變得昏暗并閃爍著，接著又變得不同尋常的明亮。之后燈泡就完全熄滅了。在90秒之內，美國東部一半的地區(qū)將陷入停電危機之中。 一年之后，數百萬的美國人將陸續(xù)死亡，國家的基礎性設施將瀕于崩潰。世界銀行將宣布美國變成發(fā)展中國家，歐洲斯斯堪的納維亞半島（瑞典、挪威、丹麥、冰島的泛稱）、中國和日本也將出現(xiàn)同樣的災難，這場災難源于一次猛烈的太陽風暴——來自距離地球1.5億公里之遙的太陽表面。 以上內容聽起來會讓人感到有些荒謬，許多人都會相信地球上不會出現(xiàn)如此悲慘的災難。但是這并非是危言聳聽，今年1月份，由美國宇航局提供研究資金，美國國家科學院發(fā)布的一份特別報告中很嚴肅地提出了“未來太陽風暴危機”。報告中指出，在過去幾十年里，西方文化在迅速發(fā)展的同時也埋下了毀滅的種子，現(xiàn)代的生活方式以及所依賴的科學技術在悄然地把人類推向特殊危險的境地——來自太陽表面噴射的等離子球將摧毀我們的電網，并造成致命的后果。 美國科羅拉多州立大學的太氣候專家丹尼爾－貝克（Daniel Baker）負責起草這項研究報告，他說：“我們正在與可能出現(xiàn)災難的邊緣越來越近。”太陽表面釋放著大量的等離子體——高能量粒子，它們從太陽表面逃逸以太陽風的形式在太空中穿梭。有時太陽風會攜帶著數十億噸的等離子球，如果大量的等離子球進入地球磁場，將釀成毀滅性的災難。 比卡特里娜颶風破壞力更強，往往發(fā)生在經濟發(fā)達地區(qū) 等離子進入地球大氣層將導致地球磁場結構的快速改變，誘導地面上較長電線的電網產生電流，其結果是導致變壓器的銅線快速加熱并被融化，電流失去控制。1989年3月，加拿大魁北克省就發(fā)生了類似的停電事件，600萬居民在沒有電的狀況下度過了9小時。但更糟糕的事情還不僅于此。 在歷史上最嚴重的太空天氣事件發(fā)生在1859年，這就是著名的卡林頓事件，該事件是以英國業(yè)余天文學家理查德－卡林頓（Richard Carrington）的名字命名的，此次是由于太陽黑子造成的，持續(xù)了8天的惡劣太空天氣。負責研究1859年卡林頓事件的美國宇航局行星部負責人詹姆斯－格林（James Green）稱，雖然太陽表面爆發(fā)活動被證實非常強大可怕，但是我們至今仍未發(fā)現(xiàn)任何比卡林頓事件更惡劣糟糕的事件。基于對2012年所發(fā)生的太陽風暴事件預測，我們仍能幸存下來。但是我們將面臨著兩個問題，首先，是現(xiàn)代的電力網絡，現(xiàn)代的電力網絡都是以更高的電壓覆蓋更廣的地區(qū)，雖然這提供了更有效的電網運營方式，但是也變成了最易遭受惡劣太空天氣攻擊的對象。較高功率的電網將變成一個非常有效的天線，引導巨大的直流電通向變壓器。其次，電網系統(tǒng)與我們的生活息息相關，電網系統(tǒng)與供水和污水處理系統(tǒng)、超市物流基礎設施、電站控制系統(tǒng)、金融市場等體系緊密聯(lián)系在一起。如果將以上兩種因素結合在一起，那么我們將會很清晰地意識到如果卡林頓太空天氣事件再次上演的話，將引發(fā)世界上前所未有的災難性事件。 美國科學院委員會顧問、加州梅塔科技公司電力工業(yè)分析師約翰-卡普曼（John Kappenman）說：“這與通常我們所想的自然災難截然不同，太陽風暴往往襲擊經濟較發(fā)達的地區(qū)。” 太陽風暴災難可能需要4-10年時間恢復 依據美國科學院的這份特殊報告，嚴重的太空天氣將在美國境內誘導產生地面電流，從而在90秒內毀壞美國300個關鍵的變壓器，切斷了至少1.3億居民的電力系統(tǒng)。出現(xiàn)的第一個困難就是飲用水問題，那些生活在高層建筑的居民，飲用水很難泵吸抵達，不久便會很快中斷飲用水來源。由于停電也不會從水庫中泵吸水。目前的狀況并不僅僅是電力系統(tǒng)運輸中斷，同時沒有鐵路運輸，地鐵運輸也停止；日常的生活用品也會消耗得很快，超市貨架上的物品會很快銷售一空，送遞貨物的卡車僅能在燃油未耗完前駕駛，當燃油使用完之后司機們也束手無策，加油站在沒有電力的情況下無法從地下儲油罐中抽吸燃油；對于醫(yī)院而言，失去電力和飲用水，衛(wèi)生保健和醫(yī)療搶救則無法進行。 真實可怕的事情是數個月狀況沒有得到改進，或許會持續(xù)幾年時間，融化的變壓器無法修復，只能更換。卡普曼說：“可能找到幾個備用的變壓器并不難，但是安裝一個新變壓器需要訓練有素的工作人員安裝一個星期時間或更長，然而一個大型電力基礎設施之前可能只配備了一至兩名工作人員負責日常維護。” 即使某些系統(tǒng)恢復了動力，但卻沒有保證能夠此后不再出現(xiàn)故障。差不多所有的天然氣和燃料管道的修復需要電力支持。燃煤發(fā)電站通常會存儲供30天發(fā)電的煤量，但是沒有其他的運輸系統(tǒng)帶來更多的煤，那么在第二個月該發(fā)電站將不再發(fā)電。 事實上，情況會更加糟糕。卡特里娜颶風所帶來的社會和經濟損失可達到810-1250億美元。依據美國科學院研究報告，假設出現(xiàn)一次“嚴重的地磁暴事件”，很可能會導致高達2萬億美元的損失。并且這僅是災難出現(xiàn)第一年所出現(xiàn)的經濟損失，如果要從災難中恢復需要4-10年時間，令人置疑的是如果面對這樣的災難，美國是否能復蘇過來。 歐洲宇航局太空天氣研究小組主席邁克－哈普克德（Mike Hapgood）說：“我并不認為這份特殊報告是散布謠言，科學家對于自然事件現(xiàn)象的研究分析還是比較客觀的，他們的分析是經過認真思考的。這是一份公正的科學分析報告，值得人們引起高度重視。 專家稱太陽能風暴也可用作光伏發(fā)電 然而，美國科學家發(fā)現(xiàn)，太陽風暴中也蘊藏著巨大的能源。如果能充分利用太陽風暴中的能源，借太陽風暴進行光伏效應發(fā)電可以讓地球上的人類數百萬年都沒有能源匱乏之憂。 我們一直所使用的太陽能都來自陽光，植物生長靠陽光進行光合作用，埋在地層中的古老植物在變成石油。現(xiàn)今，我們還用陽光來加熱或光伏效應發(fā)電。其實，太陽能不僅蘊藏在陽光中，還蘊藏在太陽風暴中。太陽風暴是太陽因能量增加向太空釋放出的大量帶電粒子流形成的高速粒子流，它并非像地球上的風暴一樣可以讓我們感受到，而只有靠儀器才能檢測得到。利用這些帶電粒子發(fā)電，轉化效率特別高，比普通光伏發(fā)電要高得多。 在太陽風暴不能加以利用之前，它如同洪水、暴風、巨浪一樣是一種自然災害。由于太陽風暴中的成分主要是帶電等離子體，并以每小時150萬～300萬公里的速度沖向地球和其他行星。因此，它會對地球的空間環(huán)境產生巨大的沖擊。太陽風暴爆發(fā)時，將影響地球上通信系統(tǒng)和在軌航天器的正常運行，并會對臭氧層造成破壞。太陽能對地球的影響一般難得見到，不過靠近極地的人們看到的極光就是太陽風暴在地球磁場作用下所形成的。科學家形象地把太陽風暴比喻為太陽打“噴嚏”，這種遙遠的“噴嚏”卻會導致地球發(fā)“高燒”。 由于太陽風暴的能量十分巨大，美國研究人員已經嘗試利用它來產生光伏效應發(fā)電。美國華盛頓州立大學的物理教授哈羅普教授熱衷于這項研究，他帶領自己的團隊正在開發(fā)以自己名字命名的“戴森·哈羅普”衛(wèi)星。這種衛(wèi)星運行在離地球和太陽距離差不多的環(huán)日軌道上，可以來利用太陽風暴產生光伏效應發(fā)電。這顆衛(wèi)星有一個長長的金屬線圈對著太陽。這個線圈寬1厘米，長300米。線圈上帶有電荷，可以產生圓柱形磁場，當太陽風暴越過金屬線圈所在的區(qū)域時，風暴中的帶電粒子中的電子就被線圈產生的磁場捕獲。這些電子被引入一個直徑為2米的球形金屬收集器，電能在其中產生。 那么，衛(wèi)星由太陽風暴獲得的電能怎么傳輸到地球上呢？當然不可能牽一個長長的電線來輸送電能。衛(wèi)星把所獲得的電能通過一個激光發(fā)生器，轉變?yōu)?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/紅外" target="_blank" class="relatedlink">紅外激光。這種激光的聚集性很好，在太空中傳輸時不會像普通光線那樣發(fā)散得太厲害。紅外激光射向地球表面的激光接收器，然后再通過光電轉換器把激光轉換為電能。由于地球大氣對于紅外線來說是透明的，所以紅外激光束在達到地面前能量損失很小，可以高效地傳輸到地球。 “戴森·哈羅普”衛(wèi)星不僅可以吸收太陽風暴產生的光伏效應（電能），而且它有一個直徑為10米的環(huán)狀太陽帆，也可以吸收陽光產生光伏效應發(fā)電。這顆衛(wèi)星的發(fā)電功率可達170萬瓦，大約可供1000戶人家的日常用電。在此之前，不少研究人員也提出了從太空中利用太陽能的設想，不過還基本上是利用光伏電池板發(fā)電，因為太空太陽能發(fā)電的效率要高于地表。哈羅普教授表示，與利用光伏電池板發(fā)電相比，新的衛(wèi)星發(fā)電系統(tǒng)的主要材料是銅制線圈，成本較低。 如果多發(fā)射一些發(fā)電衛(wèi)星到太空，并增加發(fā)電線圈的長度和太陽帆的直徑，那么人類所需的能量完全可以靠發(fā)電衛(wèi)星來提供。然而，哈羅普教授也承認自己的研究遭遇一個極大的難題。這個難題不是衛(wèi)星的制造，也不是太空發(fā)電和傳輸系統(tǒng)的制造，而是激光發(fā)散的問題。雖然激光比一般的光線聚集性能要好得多，但是一束紅外激光從數百萬公里外的環(huán)日軌道上發(fā)射到地球，將發(fā)散到數千平方公里的地表，導致這種能量很難進行收集。 如何解決這個難題呢？哈羅普教授提出可以利用透鏡來聚集光束。在紅外激光發(fā)射的路線上，按照一定的距離設置多個承載大透鏡的航天器，用透鏡聚集這些發(fā)散的激光，令它們在達到地表時也是一束可以直接接收的激光。哈羅普教授正在攻克這個難題，以便將來人類能大規(guī)模利用太陽風暴作為能源。他表示，在這個難題解決之前，太陽風暴能源至少可以為一些航天器所利用。 來源：騰訊科技 |
