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电网准备好应对极端的宇宙天气了吗？专家们早已意识到这难题，但其中依然存在很多没有定论的问题。
[图解：在2022年4月17日（格林尼治标准时间），位于太阳东翼的一簇活跃的太阳黑子群发生了一次X1.1级的太阳耀斑爆发。图片由NASA的太阳动力学观测站拍摄。图源：NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams]
在1989年3月13日的早些时候，魁北克水电公用事业公司停止了服务。整个魁北克省失去电力长达九小时，那一整天中人们生活的各个方面都被中断了。
（图解：魁北克水电公用事业公司。图源：news.hydroquebec。）宇宙天气——被太阳严重的影响着的地球附近太空的环境状况——很快被确认为这次停电的原因。“刚开始人们只认为：‘好吧，太阳上刚刚剧烈活动了一次，起了一场巨大的磁暴，导致不少的电力系统都出了问题。’但是缺失了很多细节。”来自加拿大国家资源局加拿大危险信息服务处的科学家的David Boteler说，“我们尽力去做一些‘马后炮’式的调查，但又无比清醒地意识到我们缺少很多的数据，发现想要弥补这道开口，着实需要做很多工作。”在美国国家科学院部下的工程和医学两个小组组成的“航空航天工程委员会和空间研究委员会”6月8日的会议中，作为专门小组报告的一部分，Boteler谈到了这次1989停电事故。在这次停电事故后的一个星期，Boteler和他的同事们查阅了世界各地收集的太阳活动的数据，他们意识到，这次的大型日冕物质抛射（CMEs）——带电粒子云从太阳外层大气层喷射出来——竟已发生过两次。
（图解：太阳磁暴。图源：slashgear。）
Boteler说：“这不是以往所谓的‘磁暴’。我们认为，实际上这次停电事故正是伴随着第二次CME到来的一场‘威慑’。”
现在，对于太阳活动可以如何影响地球生活，魁北克停电事故已经成为了一个关键案例，一个我们仍对如何预测宇宙天气、如何阻止一场地磁暴、或者至少是快速从中恢复所知甚少的前车之鉴。
同时，随着太阳正式进入它的第25个太阳周期，太阳活动蜂拥而至，魁北克省的故事就变得举足轻重了。
在6月8日的虚拟会议上，专家们提到一个十分关心宇宙天气对电网潜在的影响的专业协会，这个协会涵盖政府研究机构、管理人员和工业。他们也提出，尽管越来越多的人意识到了这个问题，更深入地理解它才是当务之急。
专家们正在设计与研发能够更好地评估宇宙天气的威胁的仪器。同时，为了攻克高科技难题和工程方面的问题，以及实际应用中和社会层面遇到的障碍，他们不断贯彻落实与社会公共研究机构，政府实体和私有企业的合作。
电磁工程咨询公司Metatech的总裁兼总工程师Bill radasky说，从1989年的停电事故起，“我们协会着实领教到了很多——前途任重而道远啊。
【对宇宙天气的监测】
宇宙天气受到太阳的严重影响，具体是指在地球大气层和磁层参与下，太阳辐射和太阳风的相互作用，包括产生极光的高能带电粒子。
（图解：极光。图源：getwallpapers。）
恶劣的宇宙天气可以击毁我们的卫星，中断通讯，或者严重损坏电网等其他公共基础设施。专家们表示，对于电网，最糟的情况下，我们甚至无法准确预测它的受损程度和会产生连锁反应。监测和分析太阳活动本身就是一种挑战，况且特定区域的影响因素——比如当地的地质，电网的布局——也会影响到短期和长期内停电带来的损失多少、基础设施受损的程度如何。
“至少在英国，对宇宙天气研究的投资很大程度上是由了解到了它会对社会经济产生的影响，”来自伦敦帝国学院的Jonathan Eastwood说，“根据可能产生的影响，关于‘投资多少来抵御太空天气才是合理的’还存在很多问题。”
也就是说，在政府、公用事业和其他利益相关者采取价格更加高的选择——比如翻新一整个电网——之前，关于宇宙天气，我们还需要做很多的研究。Eastwood一直以来是英国SWIMMR项目的一员，这个项目致力于研发敏感度高、适应性强的器械，用于建模进行天气预报，最后评估风险。欧航局也拥有自己收集太阳数据的一套方案。例如，Vigil任务将会发射一系列稳定环绕Lagrange point five(拉格朗日点五)近地轨道的器械，这是一支专门用来组成Distribute space weather sensor system（D3S分布式空间天气传感器系统）的卫星。
（图解：欧航局的Unexpected Fleet宇宙天气监视器。图源：SpaceRef。）一个先进的预警系统能够确保电网运营公司使太阳风的影响最小化，并且可以尽可能快的准备好维修措施，小组成员们说。这种技术需要改进已经在运行的数据收集方式，以及预测电网完全或部分故障可能性的模型，还有对这些模型和响应有效性的验证。
【政策问题】
自1989停电事故后，太阳数据收集工作得到了很大的改善，而且最近也有很多即将开始的改进。但是专业人员认为，在收集太阳数据的资金，数据分享和合作受阻仍是我们面临着的挑战。美国地质调查局地磁项目的研究地球物理学家Anna Kelbert说“这就有些像‘巴别塔’所处的情况——问题十分复杂，涉及诸多领域。”
Kelbert希望看到这些来自电网的数据得到共享，使研究者们得以将电网上的改变与他们构建的用于改善太阳和地质数据的预报模型进行对比。然而，Kelbert说：“几乎没有什么会让这些电网公司乐意于分享他们电网系统的布局、配置等等。”
尽管研究者们一直期望着能看到美国政府能对相关政策进行更多改变，在过去几十年中美国联邦政府早已注意到了极端宇宙天气的威胁和更深入地了解它的迫切需要。值得注意的是，2013年，联邦能源监管委员会发布了第779号命令，指示北美电力安全公司——一家为电力公司划定标准的非营利性中介公司——制定计划以减轻“地磁扰动”的影响，并为此类事件的严重性划定基准线。
美国国家海洋和大气管理局空间天气预报中心主任Bill Murtagh说：“这项举措扮演了‘规则改变者（game-changer）’的角色。这是在认识到宇宙天气对电网的潜在危害后的首项联邦规定。”
此外，2019年FEMA（ 联邦紧急事务管理署）的一份文件确定了的“最令人担忧”可能发生的自然灾害名单，宇宙天气位列其中。
在未来，这些与日俱增的关注度是否足够阻止一场大型太阳磁暴中最糟糕的情况的发生？我们只能拭目以待。
BY:Greg Uyeno
FY:Stella Zhang
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