2012年9月22日太阳风暴致世界灾难 专家称可以光伏发电

据英国《新科学家杂志》报道，近期，美国科学家发布了一份特殊报告，报告中预测了2012年9月22日将出现太阳风暴，分析称这可能引起一次地球灾难，90秒之后美国一些地区将陷入灾难危机。很可能美国会沦落为发展中国家，经济损失达数万亿美元，恢复可能需要4-10年时间，其破坏力远远超过“卡特里娜”飓风。而美国科学家却表示，太阳风暴也一样能进行光伏效应发电，这能有效缓解能源危机。

特殊报告称，2012年9月22日将出现90秒太阳风暴危机

2012年9月22日午夜时分，纽约曼哈顿上空将出现闪烁的彩色光芒，纽约市民很少会看到如此短暂而独特的类极光现象，这只有在南极才会看到。在短短几秒内，居民家中的灯泡开始变得昏暗并闪烁着，接着又变得不同寻常的明亮。之后灯泡就完全熄灭了。在90秒之内，美国东部一半的地区将陷入停电危机之中。

一年之后，数百万的美国人将陆续死亡，国家的基础性设施将濒于崩溃。世界银行将宣布美国变成发展中国家，欧洲斯斯堪的纳维亚半岛（瑞典、挪威、丹麦、冰岛的泛称）、中国和日本也将出现同样的灾难，这场灾难源于一次猛烈的太阳风暴——来自距离地球1.5亿公里之遥的太阳表面。

以上内容听起来会让人感到有些荒谬，许多人都会相信地球上不会出现如此悲惨的灾难。但是这并非是危言耸听，今年1月份，由美国宇航局提供研究资金，美国国家科学院发布的一份特别报告中很严肃地提出了“未来太阳风暴危机”。报告中指出，在过去几十年里，西方文化在迅速发展的同时也埋下了毁灭的种子，现代的生活方式以及所依赖的科学技术在悄然地把人类推向特殊危险的境地——来自太阳表面喷射的等离子球将摧毁我们的电网，并造成致命的后果。

美国科罗拉多州立大学的太空气候专家丹尼尔－贝克（Daniel Baker）负责起草这项研究报告，他说：“我们正在与可能出现灾难的边缘越来越近。”太阳表面释放着大量的等离子体——高能量粒子，它们从太阳表面逃逸以太阳风的形式在太空中穿梭。有时太阳风会携带着数十亿吨的等离子球，如果大量的等离子球进入地球磁场，将酿成毁灭性的灾难。

　　比卡特里娜飓风破坏力更强，往往发生在经济发达地区

等离子进入地球大气层将导致地球磁场结构的快速改变，诱导地面上较长电线的电网产生电流，其结果是导致变压器的铜线快速加热并被融化，电流失去控制。1989年3月，加拿大魁北克省就发生了类似的停电事件，600万居民在没有电的状况下度过了9小时。但更糟糕的事情还不仅于此。

在历史上最严重的太空天气事件发生在1859年，这就是著名的卡林顿事件，该事件是以英国业余天文学家理查德－卡林顿（Richard Carrington）的名字命名的，此次是由于太阳黑子造成的，持续了8天的恶劣太空天气。负责研究1859年卡林顿事件的美国宇航局行星部负责人詹姆斯－格林（James Green）称，虽然太阳表面爆发活动被证实非常强大可怕，但是我们至今仍未发现任何比卡林顿事件更恶劣糟糕的事件。基于对2012年所发生的太阳风暴事件预测，我们仍能幸存下来。但是我们将面临着两个问题，首先，是现代的电力网络，现代的电力网络都是以更高的电压覆盖更广的地区，虽然这提供了更有效的电网运营方式，但是也变成了最易遭受恶劣太空天气攻击的对象。较高功率的电网将变成一个非常有效的天线，引导巨大的直流电通向变压器。其次，电网系统与我们的生活息息相关，电网系统与供水和污水处理系统、超市物流基础设施、电站控制系统、金融市场等体系紧密联系在一起。如果将以上两种因素结合在一起，那么我们将会很清晰地意识到如果卡林顿太空天气事件再次上演的话，将引发世界上前所未有的灾难性事件。

美国科学院委员会顾问、加州梅塔科技公司电力工业分析师约翰-卡普曼（John Kappenman）说：“这与通常我们所想的自然灾难截然不同，太阳风暴往往袭击经济较发达的地区。”

太阳风暴灾难可能需要4-10年时间恢复

依据美国科学院的这份特殊报告，严重的太空天气将在美国境内诱导产生地面电流，从而在90秒内毁坏美国300个关键的变压器，切断了至少1.3亿居民的电力系统。出现的第一个困难就是饮用水问题，那些生活在高层建筑的居民，饮用水很难泵吸抵达，不久便会很快中断饮用水来源。由于停电也不会从水库中泵吸水。目前的状况并不仅仅是电力系统运输中断，同时没有铁路运输，地铁运输也停止；日常的生活用品也会消耗得很快，超市货架上的物品会很快销售一空，送递货物的卡车仅能在燃油未耗完前驾驶，当燃油使用完之后司机们也束手无策，加油站在没有电力的情况下无法从地下储油罐中抽吸燃油；对于医院而言，失去电力和饮用水，卫生保健和医疗抢救则无法进行。

真实可怕的事情是数个月状况没有得到改进，或许会持续几年时间，融化的变压器无法修复，只能更换。卡普曼说：“可能找到几个备用的变压器并不难，但是安装一个新变压器需要训练有素的工作人员安装一个星期时间或更长，然而一个大型电力基础设施之前可能只配备了一至两名工作人员负责日常维护。”

即使某些系统恢复了动力，但却没有保证能够此后不再出现故障。差不多所有的天然气和燃料管道的修复需要电力支持。燃煤发电站通常会存储供30天发电的煤量，但是没有其他的运输系统带来更多的煤，那么在第二个月该发电站将不再发电。

事实上，情况会更加糟糕。卡特里娜飓风所带来的社会和经济损失可达到810-1250亿美元。依据美国科学院研究报告，假设出现一次“严重的地磁暴事件”，很可能会导致高达2万亿美元的损失。并且这仅是灾难出现第一年所出现的经济损失，如果要从灾难中恢复需要4-10年时间，令人置疑的是如果面对这样的灾难，美国是否能复苏过来。

欧洲宇航局太空天气研究小组主席迈克－哈普克德（Mike Hapgood）说：“我并不认为这份特殊报告是散布谣言，科学家对于自然事件现象的研究分析还是比较客观的，他们的分析是经过认真思考的。这是一份公正的科学分析报告，值得人们引起高度重视。

　　专家称太阳能风暴也可用作光伏发电

然而，美国科学家发现，太阳风暴中也蕴藏着巨大的能源。如果能充分利用太阳风暴中的能源，借太阳风暴进行光伏效应发电可以让地球上的人类数百万年都没有能源匮乏之忧。

我们一直所使用的太阳能都来自阳光，植物生长靠阳光进行光合作用，埋在地层中的古老植物在变成石油。现今，我们还用阳光来加热或光伏效应发电。其实，太阳能不仅蕴藏在阳光中，还蕴藏在太阳风暴中。太阳风暴是太阳因能量增加向太空释放出的大量带电粒子流形成的高速粒子流，它并非像地球上的风暴一样可以让我们感受到，而只有靠仪器才能检测得到。利用这些带电粒子发电，转化效率特别高，比普通光伏发电要高得多。

在太阳风暴不能加以利用之前，它如同洪水、暴风、巨浪一样是一种自然灾害。由于太阳风暴中的成分主要是带电等离子体，并以每小时150万～300万公里的速度冲向地球和其他行星。因此，它会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳风暴爆发时，将影响地球上通信系统和在轨航天器的正常运行，并会对臭氧层造成破坏。太阳能对地球的影响一般难得见到，不过靠近极地的人们看到的极光就是太阳风暴在地球磁场作用下所形成的。科学家形象地把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”，这种遥远的“喷嚏”却会导致地球发“高烧”。

由于太阳风暴的能量十分巨大，美国研究人员已经尝试利用它来产生光伏效应发电。美国华盛顿州立大学的物理教授哈罗普教授热衷于这项研究，他带领自己的团队正在开发以自己名字命名的“戴森·哈罗普”卫星。这种卫星运行在离地球和太阳距离差不多的环日轨道上，可以来利用太阳风暴产生光伏效应发电。这颗卫星有一个长长的金属线圈对着太阳。这个线圈宽1厘米，长300米。线圈上带有电荷，可以产生圆柱形磁场，当太阳风暴越过金属线圈所在的区域时，风暴中的带电粒子中的电子就被线圈产生的磁场捕获。这些电子被引入一个直径为2米的球形金属收集器，电能在其中产生。

那么，卫星由太阳风暴获得的电能怎么传输到地球上呢？当然不可能牵一个长长的电线来输送电能。卫星把所获得的电能通过一个激光发生器，转变为红外激光。这种激光的聚集性很好，在太空中传输时不会像普通光线那样发散得太厉害。红外激光射向地球表面的激光接收器，然后再通过光电转换器把激光转换为电能。由于地球大气对于红外线来说是透明的，所以红外激光束在达到地面前能量损失很小，可以高效地传输到地球。

“戴森·哈罗普”卫星不仅可以吸收太阳风暴产生的光伏效应（电能），而且它有一个直径为10米的环状太阳帆，也可以吸收阳光产生光伏效应发电。这颗卫星的发电功率可达170万瓦，大约可供1000户人家的日常用电。在此之前，不少研究人员也提出了从太空中利用太阳能的设想，不过还基本上是利用光伏电池板发电，因为太空太阳能发电的效率要高于地表。哈罗普教授表示，与利用光伏电池板发电相比，新的卫星发电系统的主要材料是铜制线圈，成本较低。

如果多发射一些发电卫星到太空，并增加发电线圈的长度和太阳帆的直径，那么人类所需的能量完全可以靠发电卫星来提供。然而，哈罗普教授也承认自己的研究遭遇一个极大的难题。这个难题不是卫星的制造，也不是太空发电和传输系统的制造，而是激光发散的问题。虽然激光比一般的光线聚集性能要好得多，但是一束红外激光从数百万公里外的环日轨道上发射到地球，将发散到数千平方公里的地表，导致这种能量很难进行收集。

如何解决这个难题呢？哈罗普教授提出可以利用透镜来聚集光束。在红外激光发射的路线上，按照一定的距离设置多个承载大透镜的航天器，用透镜聚集这些发散的激光，令它们在达到地表时也是一束可以直接接收的激光。哈罗普教授正在攻克这个难题，以便将来人类能大规模利用太阳风暴作为能源。他表示，在这个难题解决之前，太阳风暴能源至少可以为一些航天器所利用。