Ad Astra'daki gibi uzaydan gelen bir dalga elektrikleri keser mi? Güneş fırtınaları

James Gray'in 2019 yapımı Yıldızlara Doğru (Ad Astra) filminin bütün yolculuğu bir tehditle başlar: Neptün'den gelen kozmik ışın patlamaları Güneş Sistemi'nin dört bir yanında güç dalgalanmalarına yol açmakta, elektrik sistemlerini vurmaktadır. Brad Pitt'in canlandırdığı Roy McBride, bu dalgaların kaynağını bulmak için Ay'dan Mars'a, oradan Neptün'e gider. Yolculuğun süresini ve Neptün'deki antimadde istasyonunu Yıldızlara Doğru'nun Neptün yolculuğu yazımızda inceledik. Bu yazının sorusu filmin çıkış noktası: Uzaydan gelen bir enerji dalgası Dünya'daki elektriği gerçekten kesebilir mi? Yanıt evet; ama kaynağı Neptün değil, Güneş.

Film ne gösteriyor?

Filmde dalgalanmaların kaynağı, yıllar önce dünya dışı zekâ aramak için Neptün'e gönderilen ve antimaddeyle çalışan Lima Projesi istasyonudur. Dalgalar uzayda yol alır, ulaştıkları yerde elektrik sistemlerini çökertir; Roy'un bindiği gemi de Mars'a inerken böyle bir dalgaya yakalanır. Filmin dili kozmik ışın, ama tarif ettiği etki, yani uzaktan gelen ve şebekeleri, uyduları, araçları vuran bir dalga, gerçek dünyada "uzay havası" adı verilen olgulara çok benziyor.

Kozmik ışınlar şebekeyi çökertmez

Önce filmin terimine bakalım. Galaktik kozmik ışınlar, Güneş Sistemi'nin dışından gelen, son derece yüksek enerjili ama sayıca az parçacıklardır. NASA mühendislerinin uzay elektroniği üzerine çalışmalarına göre bu parçacıkların asıl etkisi tek tek devrelerde görülür: Bir parçacık bir çipin içinden geçerken iz bırakır ve bir bitin değişmesine, bir devrenin kilitlenmesine, en kötü durumda bir bileşenin yanmasına yol açabilir. Bu yüzden uzay araçlarının elektroniği radyasyona dayanıklı tasarlanır. Ancak kozmik ışınlar düşük yoğunluklu ve sürekli bir akıştır; bir kıtanın elektrik şebekesini birkaç dakikada çökertecek bir "patlama" yaratmaz.

Asıl tehdit: Güneş'ten kopan plazma bulutları

Şebekeleri çökerten şey Güneş'ten gelir. Güneş zaman zaman koronal kütle atımı denen dev plazma bulutları fırlatır. Böyle bir bulut Dünya'nın manyetik alanına çarptığında jeomanyetik fırtına başlar. ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer Dairesi'nin (NOAA) Uzay Havası Tahmin Merkezi'ne göre, hızla değişen manyetik alan yerde bir elektrik alanı oluşturur ve bu alan, elektrik hatları gibi uzun iletkenlerde akım akmasına neden olur. Neredeyse doğru akım gibi davranan bu akımlar transformatörlerin çekirdeğini doyuma ulaştırır; transformatörler ısınabilir, zarar görebilir, koruma sistemleri de gereksiz yere devreye girip hatları kesebilir. Filmdeki "güç dalgalanması" fikrinin gerçek karşılığı budur.

1859: Telgraf tellerinde kıvılcımlar

Bilinen en büyük örnek Carrington Olayı. NOAA'ya göre İngiliz gökbilimci Richard Carrington ve Richard Hodgson, 1 Eylül 1859'da Güneş'te büyük bir parlamayı birbirlerinden bağımsız olarak gözledi; etkiler ertesi gün Dünya'ya ulaştı. Kutup ışıkları o güne kadar kaydedilenden çok daha güneyde görüldü. Telgraf tellerinden geçen güçlü akımlar operatörleri çarptı, bazı ofislerde küçük yangınlar çıkardı. Bazı hatlar güç kaynağına bağlı olmadan mesaj gönderebildi, kimileri kimsenin göndermediği anlamsız mesajlar aldı. NOAA, bunu kaydedilmiş en büyük jeomanyetik fırtına olarak anıyor. Daha eski bir vakayı da Exeter treni yazımızda anlattık.

1989: Bir eyalet iki dakikada karanlıkta

Elektrik şebekesinin uzay havasına ne kadar açık olduğunu Mart 1989 gösterdi. NASA'nın anlatımına göre 10 Mart 1989'da Güneş'te güçlü bir patlama yaşandı ve milyar tonluk bir gaz bulutu saatte yaklaşık 1,6 milyon kilometre hızla Dünya'ya doğru yola çıktı. Bulut 12 Mart akşamı Dünya'nın manyetik alanına çarptı; kutup ışıkları Florida ve Küba'dan görüldü. 13 Mart'ta saat 02.44'ten hemen sonra yerde oluşan akımlar Kanada'nın Quebec eyaletindeki şebekede zayıf bir nokta buldu ve bütün eyalet şebekesi iki dakikadan kısa sürede çöktü.

NASA'ya göre ardından gelen ve 12 saat süren kesintide milyonlarca kişi karanlık ofislerde, yaya tünellerinde, duran asansörlerde kaldı; Montreal metrosu sabah saatlerinde kapalı kaldı. ABD'de fırtınanın ilk dakikalarında kıyıdan kıyıya 200'den fazla şebeke sorunu yaşandı, ama hiçbiri kesintiye dönüşmedi. Uzayda da bazı uydular saatlerce kontrolden çıktı; NASA'nın TDRS-1 iletişim uydusu 250'den fazla arıza kaydetti.

Uydular da etkileniyor: 2003, 2022 ve 2024

NOAA'ya göre Ekim-Kasım 2003'teki "Cadılar Bayramı fırtınaları" Kuzey Avrupa'da bir elektrik kesintisine yol açtı, uçaklar rota değiştirdi ve ISS'teki astronotlar önlem olarak korunaklı bölüme geçti. Şubat 2022'de ise çok daha küçük bir fırtına yeni fırlatılmış uyduları vurdu. NOAA'nın raporuna göre SpaceX'in 3 Şubat'ta fırlattığı 49 Starlink uydusundan 38'i, fırtınanın şişirdiği üst atmosferin yarattığı fazladan sürtünmeyi yenemedi ve birkaç gün içinde atmosfere girdi.

Son büyük sınav 10 Mayıs 2024'te geldi. NASA'ya göre Dünya, yirmi yılı aşkın sürenin ilk G5, yani en üst düzey jeomanyetik fırtınasını yaşadı. Uzay havası fizikçisi Jennifer Gannon'ın anısına Gannon fırtınası adı verilen olay büyük bir yıkıma yol açmadı; ama bazı yüksek gerilim hatları devre dışı kaldı, transformatörler aşırı ısındı, ABD'nin orta batısında GPS güdümlü traktörler rotasından saptı. Atlantik'i aşan uçuşların bir bölümü radyasyon ve iletişim riskinden kaçınmak için daha güneyden uçtu. NASA'nın ICESat-2 uydusu irtifa kaybedip güvenli moda geçti.

Neptün'den değil, Güneş'ten: Uyarı süresi

Gerçek ile film arasındaki en önemli fark kaynakta ve zamanlamada. Güneş'in fırlattığı bulutlar Dünya'ya genellikle birkaç günde ulaşır; 1989'daki bulutun patlamadan çarpmaya kadarki yolu yaklaşık iki gün sürdü. Bu süre, uyarı için bir fırsat. NASA'ya göre NOAA, Gannon fırtınasından önce yaklaşık yirmi yılın ilk "şiddetli jeomanyetik fırtına" uyarısını yayımladı. Güneş Sistemi'nin dış ucundaki bir istasyonun ise Dünya'ya Güneş'ten daha güçlü bir dalga göndermesi için olağanüstü bir enerji kaynağı gerekirdi; önceki yazımızda anlattığımız gibi antimadde böyle zincirleme bir tepkime başlatmıyor.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Uzaydan gelen bir olay elektrik şebekelerini, uyduları ve iletişimi gerçekten vurabilir. 1859, 1989 ve 2024 bunun örnekleri.
• Haklı: Uzaydaki araçların elektroniği yüksek enerjili parçacıklara karşı savunmasız; bu yüzden radyasyona dayanıklı tasarlanıyor.
• Yanlış: Şebekeyi çökertenin kozmik ışın patlamaları olması. Gerçek suçlu, Güneş'ten gelen plazma bulutlarının yol açtığı jeomanyetik fırtınalar.
• Yanlış: Tehdidin Neptün'deki bir istasyondan gelmesi. Şebekeleri vurduğu bilinen bütün olayların kaynağı Güneş'in kendisi.

Sonuç

Yıldızlara Doğru, tehlikenin kaynağını uzak ve yabancı bir yere, Neptün'ün yörüngesindeki bir istasyona koyuyor. Gerçek tehdit ise her gün başımızın üstünde parlıyor. Güneş'in etkinliği yaklaşık on bir yıllık döngülerle artıp azalıyor ve her döngüde birkaç büyük fırtına bekleniyor. Bu yüzden uzay ajansları ve şebeke işletmecileri artık Güneş'i hava durumu gibi izliyor: Bir sonraki büyük bulutun ne zaman geleceğini bilmek, Roy McBride'ın yolculuğundan çok daha az dramatik, ama çok daha işe yarar bir çözüm.