Lịch sử của cuộc chiến tranh lạnh giờ đây đã mang đến cho các nhà khoa học cơ hội để hiểu sâu hơn về hệ thống không gian phức tạp xung quanh chúng ta. Thời tiết không gian – bao gồm cả những thay đổi trong môi trường từ trường Trái Đất – thường chịu ảnh hưởng bởi các hoạt động của Mặt Trời, nhưng những dữ liệu bí mật mới được hé lộ gần đây về các vụ thử hạt nhân trên cao đã cung cấp một cái nhìn mới về cơ chế gây ra những nhiễu loạn trong hệ thống từ trường Trái Đất. Những thông tin này có thể hỗ trợ cho những nỗ lực của NASA trong việc bảo vệ các vệ tinh và phi hành gia khỏi những bức xạ tự nhiên tồn tại trong không gian.
Từ năm 1958 đến 1962, Mỹ và Liên Xô đã tiến hành những thử nghiệm trên cao với những cái tên kỳ quái như Starfish, Argus và Teak. Những thử nghiệm này đã kết thúc từ lâu và mục đích của chúng tại thời điểm đó thường là quân sự. Tuy nhiên, ngày nay, chúng có thể cung cấp những thông tin quan trọng về cách con người có thể tác động lên không gian. Những thử nghiệm này và cách thời tiết không gian bị con người tác động, là những trọng tâm trong một nghiên cứu toàn diện được công bố trên Space Science Reviews.
“Các thử nghiệm nhân tạo này là một ví dụ điển hình về một số hiện tượng thời tiết không gian thường được gây ra bởi Mặt Trời,” Phil Erickson, trợ lý giám đốc của đài quan sát Haystack thuộc Viện công nghệ Massachusetts (MIT) tại Wesford, Massachusetts và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết. “Nếu chúng ta hiểu chuyện gì đã xảy ra trong một sự kiện lớn và có kiểm soát, được tiến hành bởi con người, chúng ta có thể dễ dàng hiểu được sự biến đổi tự nhiên trong môi trường gần không gian bên ngoài.”
Nói chung, thời tiết không gian – thứ ảnh hưởng đến vùng không gian gần Trái Đất, cũng là nơi hoạt động của các phi hành gia và vệ tinh – thường bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài. Mặt Trời phóng ra hàng triệu hạt năng lượng cao trong gió Mặt Trời, di chuyển trong không gian của Hệ Mặt Trời trước khi đến Trái Đất và vùng từ trường bao quanh nó. Phần lớn các hạt mang điện sẽ bị làm lệch hướng nhưng một số có thể đi vào vùng không gian gần Trái Đất, gây ảnh hưởng đến các vệ tinh, làm hỏng các thiết bị điện tử ở bên ngoài cũng như làm gián đoạn các tín hiệu điều hướng và truyền thông. Những hạt này, cùng với năng lượng điện đi kèm có thể gây ra cực quang trong khi những thay đổi trong vùng từ trường Trái Đất có thể gây ra những dòng điện làm hư hại lưới điện.
Những thử nghiệm trong chiến tranh lạnh tạo ra các vụ nổ ở độ cao từ 16 đến 250 dặm (khoảng 25 đến 400 km) từ bề mặt Trái Đất, đã gây ra một số hiệu ứng rất giống với nguyên nhân tự nhiên. Khi phát nổ, đợt sóng đầu tiên từ vụ nổ làm nổ tung quả cầu lửa plasma, một vùng khí nóng của các hạt mang điện. Nó đã gây ra một sự nhiễu loạn địa từ, làm biến dạng từ trường và tạo ra một vùng điện trường trên bề mặt Trái Đất.
Một số thử nghiệm thậm chí còn tạo ra các vành đai bức xạ nhân tạo, tương tự như vành đại bức xạ tự nhiên Van Allen, là một lớp các hạt mang điện được giữ lại bởi từ trường của Trái Đất. Các hạt mang điện bị giữ lại bởi biện pháp nhân tạo vẫn duy trì được số lượng đáng kể trong vài tuần, và có một trường hợp là vài năm. Những hạt này, dù tự nhiên hay nhân tạo, đều có thể tác động đến thiết bị điện tử của các vệ tinh trên cao – thực tế một số thiết bị đã bị hỏng do kết quả của các thử nghiệm.
Mặc dù các vành đai bức xạ được tạo ra có sự tương đồng về mặt vật lý với các vành đai bức xạ tự nhiên của Trái Đất, nhưng những hạt mang điện của chúng có năng lượng khác nhau. Bằng việc so sánh năng lượng của các hạt này, ta có thể phân biệt những hạt được tạo ra trong quá trình phân hạch (của bom hạt nhân) và những hạt tự nhiên được tìm thấy trong vành đai Van Allen.
Những thử nghiệm khác cũng cho kết quả lặp lại các hiệu ứng tự nhiên mà chúng ta thấy trong không gian. Thử nghiệm Teak, diễn ra ngày 1 tháng 8 năm 1958, rất nổi tiếng bởi hiện tượng cực quang nhân tạo mà nó tạo ra. Thử nghiệm được thực hiện trên đảo Johnston ở Thái Bình Dương. Trong cùng ngày, Đài quan sát Apia ở Tây Samoa đã quan sát thấy một hiện tượng cực quang bất thường, thứ mà chỉ thường được quan sát ở các cực của Trái Đất. Các hạt năng lượng được giải phóng từ thử nghiệm theo các đường sức từ của Trái Đất đến quốc đảo Polynesian, tạo ra cực quang. Quan sát cách thử nghiệm tạo ra cực quang có thể cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cơ chế của hiện tượng cực quang trong tự nhiên.
Cuối năm đó, khi các thử nghiệm Argus được tiến hành, các hiệu ứng này đã được quan sát ở khắp nơi trên thế giới. Những thử nghiệm này được tiến hành ở độ cao lớn hơn các thử nghiệm trước, cho phép các hạt di chuyển xa hơn quanh Trái Đất. Các cơn bão địa từ bất ngờ được quan sát từ Thụy Điển tới Arizona và các nhà khoa học đã sử dụng thời gian quan sát sự kiện này để tính toán tốc độ mà các hạt di chuyển trong vụ nổ. Họ đã quan sát được hai sóng tốc độ cao: sóng thứ nhất di chuyển với tốc độ gần 3.000 km/giây và sóng thứ hai, di chuyển với tốc độ bằng một phần tư sóng thứ nhất. Không giống như các vành đai bức xạ nhân tạo, những hiệu ứng địa từ này chỉ diễn ra trong thời gian ngắn, kéo dài vài giây.
Việc thử nghiệm hạt nhân trong khí quyển đã bị dừng lại từ lâu, và môi trường không gian hiện nay vẫn bị chi phối chủ yếu bởi các hiện tượng tự nhiên. Tuy nhiên, việc xem xét những sự kiện trong lịch sử cho phép các nhà khoa học và kỹ sư hiểu được tác động của thời tiết không gian lên hệ thống kỹ thuật và cơ sở hạ tầng của chúng ta.
Thu Trang
Theo Science Daily
