核恐慌大停电与报废的卫星：太阳风暴的威力
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本文作者：邢强博士
本文共3837字，42图。预计阅读时间：25分钟。
备战
1989年3月12日深夜，北美防空司令部内，一阵紧张而短促的讨论让美国核武器系统进入了最高紧急战备状态。
“3颗军用卫星，失联，7颗用于备份通信的民用卫星也失联。”
这份短短几个字的报告用密电码报告发给了位于美国科罗拉多州第二大城科罗拉多泉的彼得森空军基地（这里是北美防空司令部的总部），而报告的副本另行加密后，直送美国夏延山的地下碉堡（美国核战争指挥中心）。
“进入战备状态！”
值班人员紧张地盯着屏幕，祈祷着另外一个超级大国不要做什么可怕的事情。
“46颗卫星全部失联，重复，46颗卫星全部失联！”
此时已经是3月13日凌晨2点44分，北美防空司令部在收到这样一份简报后，沸腾了。
“先生们，我想我们很有可能是受到攻击了。”
“用UHF频段通知蒙大拿、北达科他和科罗拉多州的民兵洲际弹道核导弹发射基地，准备传输目标代码和战备指令！”
然而，几乎所用的无线电频段都受到了强烈的干扰。还好，早在上世纪50年代，北美就铺设了专用的战备有线电话网络。通过拨打电话的方式，所有民兵导弹基地都得到了消息。
民兵洲际导弹导弹的部署特点是整体的集群化与局部的分散化的协调统一。这是蒙大拿、北达科他和科罗拉多3个州的民兵洲际导弹导弹的部署位置。基本上可以看做是3个集群。
在民兵导弹发射控制中心地面，可以看到这样的锥形物体。这是突出地面的弹头么？当然不是。
走近仔细看的话，会看到编号和粗犷的螺栓头。其实这是民兵导弹基地的通讯天线。具体来说，是UHF天线。基地可以接收卫星或者预警机发来的信号。
在当年，3月13日的凌晨，几乎所有的天线都报告工作异常。
这是民兵III型洲际弹道导弹的控制台。
打开的技术手册，记录着操作流程。注意，控制面板上的DELTA，表示这是某发射中队的D指挥中心。面板中部横着的10个按钮，上面分别对应着2到11共10个数字，表示的是D-02到D-11共10枚民兵导弹。另外，注意别具特色的控制面板右侧的电话拨号盘。
10枚民兵导弹的状态指示灯（共10列）。
当时，民兵导弹的报复性反击策略是：
10枚齐射。
早期的民兵洲际弹道导弹的发射控制流程在所有的民兵系列导弹中是最暴力的。另外注意，杯子不错。
当时的设计理念是遭受核打击后进行报复性地反击。每个发射中心的10枚民兵导弹的目标是事先设定的，通过一个旋钮来控制所有10枚导弹的发射。（嗯，一次发射所有的10枚导弹，只有齐射模式，没有战时单发模式）。实际上，一个中队的50枚民兵I型导弹在战时是向预定目标齐射的。
这是民兵导弹的发射控制台的2把钥匙中的其中一把。
在3月13日凌晨，民兵导弹发射井指挥官已经把钥匙捏在手里了。
“通知加拿大方面，密切注意来自北极地区的飞行物。”
“加拿大雷达报异常。魁北克所有基地失联。”
“见了鬼了！魁北克遭到核打击了么？”
这是一个不眠之夜。
这一天，电话不断，有亲友在加拿大魁北克地区的美国人搀扶着走到户外，遥望北方。
天空充满了异彩。
人们知道，这很像是极光。可是，看到这一天象的人，此时并不在极地地区，而是在佛罗里达州和加利福尼亚州，这里可是亚热带啊！
于是，北美地区遭到核打击的传闻四起。
这个夜晚，有的人在酣睡中安然度过，有的人在核导弹地下发射井中严阵以待，有的人依然试着联系在加拿大的亲友，而有的人，已经跪倒在诡异的光芒之下，开始流着眼泪祈祷了。
停电
魁北克地区怎么了？遭到核打击了么？
没有，不过，情况也不容乐观。
加拿大有着引以为傲的庞大的水力发电系统。加拿大是世界上最大的水电生产国，年水力发电量约为350TW·h，接近国家总发电的60％，占全世界水电总量的13%以上。
（1TW相当于1百万兆瓦）
而魁北克地区的93%的电能来自于水力发电。魁北克地区的水电资源占加拿大全国的41.7%，这使得魁北克电力公司稳居加拿大电网输出量的老大地位。
这是加拿大曼尼古根陨石坑。该陨石坑是在约2.1亿年前，也就是三叠纪时期，因一颗直径5公里的天体撞击而形成的。这个小天体在地球表面撞出了直径100公里的大洞，在风化作用侵蚀下，如今的陨石坑变成了一个直径72公里左右的环形湖。
从上世纪60年代开始，加拿大以陨石坑为主体规划了一系列的水坝和水力发电厂，由魁北克电力公司进行具体的施工。
1989年3月13日凌晨2点45分，出事了。
位于希布加莫小镇的魁北克电网主变压器突然报告超负荷。
1秒钟也没坚持住，希布加莫主变压器跳闸。
庞大的魁北克电网自然有其自动补救的措施。魁北克内米斯科小镇的主变压器开始担起希布加莫卸下的重任。
但也只坚持了2秒，因超负荷，内米斯科的电力系统甚至来不及给出更多信息就自动关闭了。
紧接着魁北克地区6台主变压器接连跳闸。
曼尼古根水电站集群、詹姆斯湾水电站集群和丘吉尔瀑布水电站集群与魁北克市和蒙特利尔市主要依靠5条735千伏的超高压输电线路传输电能。
早在1965年，加拿大就建成了世界上第一条735千伏超高压线路。这些总长超过3.2万公里的输电线路是加拿大的骄傲。
3月13日凌晨2点45分，5条735千伏超高压线路中的一条率先断电。
随后8秒内，其余4条超高压线路也全部断电。
魁北克地区在10秒内就失去了44%的电力供应。
随后，整个电网的巨大电力需求完全落在了丘吉尔瀑布水电站，瞬间导致该水电站瘫痪。
连锁反应开始了，在随后的18秒内，魁北克地区电网崩溃了。
2.15万兆瓦的电力供应，就这样在不到1分钟的时间内，完全失去了。
600万人，在平均-6.8℃的气温中，度过了一个寒冷而恐惧的夜晚。实际上，天亮后，电力仍未恢复。
加拿大整个魁北克地区，经历了整整9个小时之久的大停电！
磁暴
3月13日上午，NASA出面发话了：
3月12日夜晚，地球爆发了强磁暴，其强烈程度超出了几乎所有人的预期。该磁暴在3月13日凌晨2点44分达到峰值。而据分析，这场磁暴与3月9日的太阳风暴的日冕物质抛射有着直接的关联。
这样一解释，人们才从担心核战争与人为电力大破坏的恐惧中走出来。
惊醒了午夜的光芒，
如同沉醉游弋的巨蟒。
在那天空和大地之间，
电磁场无声绚烂地
绽放。
无形的枷锁早已冲开，
自然的力量肆意释放。
远在北方的极光，
被放逐到南方的沙漠
流浪。
by:小火箭，2017年9月8日夜
卫星
实际上，不仅美国的46颗卫星在3月12日夜间受到了影响，其他国家的卫星也都报告了异常的现象。
这是美国GOSE-7卫星记录到的3月13日的异常情况。
发现号航天飞机在3月13日14点57分，顶着太阳风暴升空了。
航天飞机也遇到了异常情况：一个氢燃料传感器报错，提示压力过高。这让人们非常紧张。
但神奇的是，随着太阳风暴的逐渐平息，压力又开始显示正常了，虚惊一场。
而太阳风暴的影响，不仅仅局限在这一天。
当年8月份，太阳风暴使得加拿大大量电脑设备受到影响，多伦多股票交易市场甚至不得不暂停所有股票的交易。
1990年9月3日，我国用长征4号甲运载火箭将风云1号B气象卫星送入了太阳同步轨道。（上图为长征4号乙运载火箭）
1990年11月初，风云1号B气象卫星正常运行，但太阳风暴突然爆发。
风云1号B气象卫星不幸被高能粒子击中星载计算机系统，卫星姿态失控。
1994年的日冕物质大抛射，让加拿大的两颗通信卫星直接报废。
1997年1月11日11点15分，太阳风暴使得AT&T公司一颗价值2亿美元的地球同步轨道通信卫星报废。
这颗名为Telstar 401为卫星由洛克希德马丁公司研制，由宇宙神2号运载在1993年发射升空，设计使用寿命为15年。
结果卫星只用了3年多的时间，就报废了，至今仍在地球同步轨道上，占据着宝贵的轨道资源。
2003年10月，太阳风暴爆发，日本一颗对地观测卫星在10月23日23点55分发出最后一条信息后失联。
2003年的太阳风暴，让北美地区的GPS卫星定位服务受到很大影响。
部分地区失去了导航定位服务，很多地区虽然能够搜索到GPS卫星，但定位误差大幅增加了25米，基本上丧失了车载导航和其他工程应用的能力。
按统计和分析，接近90%的卫星电路系统的在轨故障都与太阳的异常活跃有关。综合来说，40%的卫星在轨事故与日地环境相关。
另外，太阳风暴对正在太空行走的宇航员有较大的影响。
曾有宇航员报告，在太空中会有一种可怕的炫目现象，即使是闭上眼睛，甚至转过头，这种炫目的光芒依然不会淡去。在回到舱内很久之后，双眼依然能够看到炫光的影子。
太空医生分析，这种炫目现象是日冕抛射的高能粒子穿透宇航服和宇航员的骨肉，直接轰击在宇航员的视神经上产生的现象。
美国太空天气预报中心发布消息说，在协调世界时2017年9月7日23时50分（北京时间9月8日07时50分）左右，观测到由于日冕物质抛射引发的地磁风暴，级别为G4（严重）。
预计近日可能出现G3（强烈）或更高级别的地磁风暴。
太阳在今天爆发了12年来最强烈的耀斑。
加拿大花费8.34亿加元（小火箭风格：44.52亿元人民币）来升级改造电网，以便增强应对太阳风暴和磁暴的能力。
小火箭希望人类能够平安度过此次太阳日冕物质抛射和由此引发的地球磁暴。
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