الشفق القطبي وتأثيرات العواصف المغناطيسية الأرضية

الشفق القطبي： جماله وتأثيراته

اتجهت الأنظار إلى السماء في عطلة نهاية الأسبوع الماضي حيث شهدنا المظهر المرئي الذي يدل على الحجم الهائل والطبيعة الملحمية للفضاء. وقد استحوذ امتداد عرض الشفق القطبي الشمالي الذي كان مرئيًا على مساحة أوسع بكثير من المعتاد، على خيال الملايين من المواطنين في جميع أنحاء العالم وأغرق وسائل التواصل الاجتماعي بمنشورات تبتهج بجمال الشفق القطبي.

العاصفة المغناطيسية： تعريف وأهمية

ومع ذلك، استحوذت أول نشرة مراقبة للعاصفة المغناطيسية الأرضية الشديدة التي صدرت منذ ما يقرب من عقدين من الزمن على اهتمام قطاع كبير من المتخصصين في الأمن الداخلي وإدارة الطوارئ واستمرارية الأعمال الذين تساءلوا عما إذا كانت هذه العاصفة الشمسية "الشديدة" هي "العاصفة الكبرى" من حيث العواقب والأحداث المناخية الفضائية التي قد تكون معيقة.

تأثير العواصف المغناطيسية على البنية التحتية

وعلى مدى أكثر من عقد من الزمن، ركز المتخصصون في مجال الأمن عبر الإدارات الحكومية الأمريكية وفي إدارة الطوارئ وصناعات البنية التحتية الحيوية بشكل متزايد على مخاطر العواصف المغناطيسية الأرضية - أو، حسب المصطلح الذي أصبح الكثير من الأمريكيين يعرفونه حديثًا، طقس الفضاء.

فالعاصفة الجيومغناطيسية الأرضية، التي تحفزها الطاقة المنبعثة من الشمس، تزعج المجال المغناطيسي للأرض، مما قد يؤدي إلى تيارات قد تعطل الأنظمة أو تضر بها. قد تؤدي العاصفة الشديدة إلى انقطاع التيار الكهربائي وخدمة المياه، وتوقف الرحلات الجوية، وتوقف أنظمة النقل العام وإغلاق محطات الوقود.

الاستعدادات والتدابير المتخذة

وقد بُذلت جهود مركزة في السنوات الأخيرة لتعزيز البنية التحتية للكهرباء والاتصالات السلكية واللاسلكية والنقل والفضاء ضد خطر التأثيرات الناجمة عن الطقس الفضائي التي يمكن أن تسبب تدهوراً طويل الأمد للخدمة حول الوظائف الحيوية.

ويبدو أن هذا الاستعداد، إلى جانب كيفية حدوث هذه "العاصفة الجيومغناطيسية الفائقة" بالتحديد، قد ساهم في الحد الأدنى من التأثيرات التي شعرت بها البنية التحتية الحيوية في البلاد خلال عطلة نهاية الأسبوع، على الرغم من أن العاصفة أبقت مشغلي شبكة الكهرباء "مشغولين" في الحفاظ على "تيار مناسب ومنظم". وشملت التقارير الأخرى عن التأثيرات الأخرى تغيرات في أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) محسوسة في قطاع الزراعة و"تدهور الاتصالات اللاسلكية من مشغلي الطيران والبحرية".

السياسات الجديدة لتعزيز الأمن القومي

يجب الثناء على جهود المرونة التي تبذلها الدولة، بما في ذلك مشغلي نظام الطاقة الذين يستعدون للأحداث المعاكسة ويستجيبون بسرعة في حال وقوعها. ولكن في حين أن الظروف لحسن الحظ كانت في صالحنا هذه المرة، إلا أننا بحاجة إلى أن نكون مدركين لمدى خطورة هذه التأثيرات في المرة القادمة والاستعداد لحدث طقس فضائي أكثر حدة مع عواقب مدمرة محتملة.

ويؤكد ذلك على الحاجة إلى مذكرة الأمن القومي الجديدة بشأن أمن البنية التحتية الحرجة والقدرة على الصمود (NSM 22) التي وقعها الرئيس جو بايدن في نهاية أبريل/نيسان. عززت هذه السياسة أهمية التعاون المشترك بين القطاعين العام والخاص لتعزيز البنية التحتية الحيوية في البلاد بطريقة قائمة على المخاطر مع استخدام استثمارات البنية التحتية والمتطلبات التنظيمية لتعزيز الأمن والمرونة.

التأثيرات المتتالية لطقس الفضاء

ومن بين المخاطر التي تدفع إلى الحاجة إلى الاستراتيجية الوطنية 22 للبنى التحتية الحيوية تلك التي تشكلها الأحداث المغناطيسية الأرضية، حيث تنتج دفقات الطاقة من الشمس التيارات التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أنظمة البنية التحتية الحيوية. ويهتم صناع السياسات بشكل خاص بما يسمى بالتأثيرات المتتالية التي يمكن أن يسببها طقس الفضاء.

فالضرر الذي يلحق بنظام الأقمار الصناعية، على سبيل المثال، يؤدي إلى تدهور القدرة على الملاحة في الوقت الحقيقي، مما قد يكون له بعد ذلك تأثير غير متناسب على أنظمة النقل (خاصة الطيران). أو يمكن أن يؤدي التأثير النبضي لعاصفة جيومغناطيسية أرضية إلى إرباك مكونات البنية التحتية الأساسية للشبكة الكهربائية، مما يؤدي إلى توقف أجزاء من الشبكة الكلية بطريقة يصعب التعافي منها والتسبب في تأثيرات طويلة الأجل على الطاقة تؤثر على عمل أنظمة المياه والمستشفيات.

سيناريوهات التأثير المحتمل

يعتبر كلا السيناريوهين واقعيين، على الرغم من أنهما يعتبران نادرين، وبالتالي غالباً ما يشار إليهما بأحداث "منخفضة الاحتمالية وعالية العواقب". يتطلب تخطيط المرونة أن يتم النظر في مثل هذه الأحداث ذات السوابق التاريخية القليلة ولكن من المحتمل أن تكون لها آثار مدمرة.

جهود التخفيف والتأهب لطقس الفضاء

وقد كان طقس الفضاء أحد تلك الأحداث، وكان بناء القدرة على الصمود أمام التأثيرات الشديدة المحتملة أولوية مستمرة لفرقة العمل الفيدرالية لعمليات طقس الفضاء والبحوث والتخفيف من آثاره (SWORM)، التي أنشأها المجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا في عام 2014.

وفي الفترة من 2017 إلى 2022، شاركتُ في رئاسة هذه المجموعة، مع تفويض بتطوير وتنفيذ الاستراتيجية الوطنية لطقس الفضاء وخطة العمل لتوجيه الجهود المنسقة بين الحكومة ومجتمع البحوث ومالكي ومشغلي البنية التحتية. وقد كانت جهود التنفيذ هذه، التي ركزت على حماية البنية التحتية الحيوية وتبادل المعلومات، مفيدة بالتأكيد في الاستعداد لأحداث طقس الفضاء التي شهدناها في نهاية الأسبوع الماضي.

وكان من بين المجالات التي ركزت عليها جهود التخطيط لخطة طقس الفضاء العالمية لطقس الفضاء الحاجة إلى ربط علوم طقس الفضاء بجهود التخفيف من مخاطر البنية التحتية، والحاجة إلى تعزيز قدرات التنبؤ بطقس الفضاء وأهمية التعاون الدولي في مجال طقس الفضاء.

التحديات المستقبلية والتهديدات المحتملة

وقد تم الاعتراف بجهود التأهب باعتبارها حاسمة للمساعدة في التخفيف من الآثار من خلال تحسين قدرتنا على الاستجابة والتعافي. وقد كانت تلك الأنشطة مفيدة قبل العاصفة الأخيرة، حيث تم نشر التنبؤ بالعاصفة على نطاق واسع على مديري الطوارئ والمتخصصين في مجال الاستمرارية الذين اعتمد الكثير منهم على ذلك في التخطيط وتعزيز التأهب.

على الرغم من أن هذه العاصفة الشمسية جلبت عرضًا خفيفًا أكثر من كونها عواقب واسعة النطاق على الأنظمة الحيوية، إلا أن هذا لا ينبغي أن يكون مبررًا للتهاون. فحقيقة الأحداث ذات الاحتمالية المنخفضة والعواقب الوخيمة هي أن هناك دائمًا قدرًا كبيرًا من عدم اليقين حولها، وقد يكون للعاصفة المغناطيسية الأرضية الهامة التالية عواقب أكبر بكثير. يجب أن يظل مقدمو الوظائف الحرجة متيقظين.

الاستثمار في المرونة والبنية التحتية

وبينما تسبب نشاط الشمس في أحداث نهاية الأسبوع الماضي، هناك أيضاً احتمال أن يكون الحادث المستقبلي من صنع الإنسان وناجم عن هجوم النبض الكهرومغناطيسي المسلح، والذي يمكن أن ينتج عن تفجيرات نووية على ارتفاعات عالية. كانت هناك مخاوف متزايدة بشأن النبض الكهرومغناطيسي في وقت سابق من هذا العام عندما تم الكشف عن معلومات استخباراتية تتعلق بتلويح الرئيس الروسي فلاديمير بوتين باستخدام أسلحة نووية تكتيكية في الفضاء. وقد كان مدى جدية التعامل مع خطر أحداث النبضات الكهرومغناطيسية موضع نقاش سياسي نشط لأكثر من 20 عاماً.

ومع ذلك، هناك إجماع بين الحزبين على أن بناء القدرة على الصمود ضد أحداث النبضات الكهرومغناطيسية التي من صنع الإنسان والأحداث المغناطيسية الأرضية التي تحدث بشكل طبيعي، وهناك درجة من الجهود المبذولة للتخفيف من المخاطر ذات الاستخدام المزدوج. وهذا أمر مفيد بالنظر إلى عالم المخاطر الهجين الذي نعيش فيه. وينبغي أن تظل جهود التخفيف من المخاطر ذات الاستخدام المزدوج أولوية للقدرة على الصمود.

ومن بين المبادرات التي ينبغي أن تستمر تلك الرامية إلى تحسين علم التأثيرات الأرضية للنشاط الجيومغناطيسي الأرضي (بما في ذلك الأضرار الدائمة المحتملة لخطوط الأنابيب) والجهود الرامية إلى تحويل العلم إلى تصميم أقوى للبنية التحتية - بما في ذلك داخل الشبكة الكهربائية والتكنولوجيا التشغيلية التي تشغل جهود الاتصالات والنقل.

أهمية التعاون بين القطاعين العام والخاص

وينبغي وضع حوافز مالية للاستثمار في المرونة من خلال التصميم للمساعدة في حماية المجتمعات من تأثيرات الطقس الفضائي. يمكننا أيضًا أن نتعلم من هذه العاصفة الشمسية وأن نحسن الاتصالات المتعلقة بالمخاطر العامة مع شريحة أوسع من الكيانات التي تدير بنيتنا التحتية الحيوية - بما في ذلك الطاقة والاتصالات وخدمات الطوارئ - التي ليس لديها بالضرورة برامج استمرارية مرتبطة بمركز التنبؤ بطقس الفضاء التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي NOAA أو القدرة على الاعتماد على قنوات رسمية لتبادل المعلومات تعتمد على العضوية، مثل مراكز تبادل المعلومات والتحليل (ISACs).

كما ينبغي على الحكومة أن تنظر أيضاً في تصنيف البنية التحتية الفضائية رسمياً كقطاع بنية تحتية حيوية، الأمر الذي من شأنه أن يلفت الانتباه أكثر إلى مرونة أنظمة الأقمار الصناعية - سواء في الفضاء أو على الأرض - ويتيح فرصة لتعزيز علاقات العمل بين القطاعين العام والخاص مع مزودي الخدمات الفضائية الرئيسيين. لم يقم بايدن بذلك في اجتماع الاستراتيجية الوطنية 22، لكنه ترك الباب مفتوحاً لتغيير ذلك في المستقبل حيث طلب الرئيس توصيات الوكالة بشأن صياغة حماية أفضل للبنية التحتية. وتعد المخاطر التي تشكلها أحداث طقس الفضاء سبباً مقنعاً للقيام بهذا التعيين.

الخلاصة： ضرورة الاستعداد لمواجهة تحديات الفضاء

وينبغي أن يذكرنا الشفق المبهر بقدرة الشمس على إحداث دمار محتمل للأنظمة الحيوية التي نحتاجها. ويجب أن يستمر تركيزنا على بناء القدرة على الصمود في مواجهة النشاط الفضائي الطبيعي والاصطناعي.