عرف العلماء لعقود من الزمان أن عاصفة شمسية شديدة، أو طرد كتلة إكليلية، يمكن أن تلحق الضرر بالشبكات الكهربائية وربما تسبب انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة.
وستكون التداعيات محسوسة في كل مكان من سلاسل التوريد العالمية والنقل إلى الإنترنت والوصول إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومع ذلك، لم يتم فحص التأثير الذي يمكن أن يحدثه مثل هذا الانبعاث الشمسي على البنية التحتية للإنترنت على وجه التحديد، يُظهر بحث جديد أن الإخفاقات قد تكون كارثية، لا سيما بالنسبة للكابلات البحرية التي تدعم الإنترنت العالمي وفقا لما نقله موقع arstechnica.
وفي مؤتمر اتصالات البيانات SIGCOMM 2021 يوم الخميس الماضى، قدمت سانجيثا عبده جيوتي من جامعة كاليفورنيا في إيرفين عنوان "العواصف الشمسية الخارقة: التخطيط لنهاية العالم عبر الإنترنت"، وهو فحص للضرر الذي يمكن أن تسببه سحابة سريعة الحركة من الجسيمات الشمسية الممغنطة للعالم. إنترنت.
ويشير بحث عبده جيوثي إلى فارق بسيط إضافي في العاصفة الشمسية المسببة للتعتيم: السيناريو الذي يستمر فيه انقطاع الإنترنت الجماعي حتى لو عادت الطاقة في غضون ساعات أو أيام.
ووجد عبده جيوثي أن البنية التحتية للإنترنت المحلية والإقليمية ستكون معرضة لخطر ضئيل للتلف حتى في عاصفة شمسية ضخمة، لأن الألياف الضوئية نفسها لا تتأثر بالتيارات المستحثة جغرافيًا. كما يتم تأريض مسافات الكابلات القصيرة بشكل منتظم جدًا، لكن بالنسبة للكابلات الطويلة تحت البحر التي تربط القارات، فإن المخاطر أكبر بكثير، قد تتسبب العاصفة الشمسية فى تعطيل عددًا من هذه الكابلات في جميع أنحاء العالم في خسارة فادحة في الاتصال عن طريق قطع البلدان عن المصدر، حتى مع ترك البنية التحتية المحلية سليمة.
وقالت عبده جيوتي لموقع WIRED قبل حديثها: "ما دفعني حقًا إلى التفكير في هذا هو أنه مع الوباء رأينا كيف كان العالم غير مستعد. لم يكن هناك بروتوكول للتعامل معه بشكل فعال وهو نفس الشيء مع مرونة الإنترنت"، "بنيتنا التحتية ليست مستعدة لحدث شمسي واسع النطاق. لدينا فهم محدود للغاية لمدى الضرر الذي يمكن أن يحدث."
وتأتي فجوة المعلومات هذه في الغالب من نقص البيانات، العواصف الشمسية الشديدة نادرة لدرجة أنه لا يوجد سوى ثلاثة أمثلة رئيسية يمكن أن تحدث في التاريخ الحديث، أظهرت الأحداث الكبيرة في عامي 1859 و 1921 أن الاضطرابات المغناطيسية الأرضية يمكن أن تعطل البنية التحتية الكهربائية وخطوط الاتصال مثل أسلاك التلغراف، خلال عام 1859 "حدث كارينجتون" الضخم، تأرجحت إبر البوصلة بشكل كبير وغير متوقع، وكان الشفق القطبي مرئيًا عند خط الاستواء في كولومبيا، لكن تلك الاضطرابات المغناطيسية الأرضية حدثت قبل إنشاء الشبكات الكهربائية الحديثة. تسببت عاصفة شمسية متوسطة الشدة في عام 1989 في تدمير شبكة Hydro-Québec وتسببت في انقطاع التيار الكهربائي لمدة تسع ساعات في شمال شرق كندا، ولكن هذا حدث أيضًا قبل ظهور البنية التحتية الحديثة للإنترنت.
وعلى الرغم من أنها لا تحدث في كثير من الأحيان، إلا أن الكتل الإكليلية قد تمثل تهديدًا حقيقيًا لمرونة الإنترنت، كما يقول عبده جيوثي. وبعد ثلاثة عقود من انخفاض نشاط العاصفة الشمسية، أشارت هي وباحثون آخرون إلى أن احتمال وقوع حادثة أخرى آخذ في الازدياد.
ومن المحتمل أن تكون كابلات الإنترنت تحت سطح البحر عرضة لأضرار العاصفة الشمسية لعدة أسباب، لرعاية البيانات عبر المحيطات سليمة، تم تزويد الكابلات بأجهزة إعادة الإرسال على فترات تتراوح من 50 إلى 150 كيلومترًا تقريبًا اعتمادًا على الكابل.
وفي حين أن كبلات الألياف الضوئية ليس عرضة بشكل مباشر للاضطراب الناتج عن التيارات المستحثة مغناطيسيًا بحسب التقرير، فإن الأجزاء الداخلية الإلكترونية للمكررات - وستؤدي حالات فشل مكرر كافية إلى تعطيل كبل كامل تحت سطح البحر، بالإضافة إلى ذلك، لا يتم تأريض الكابلات الموجودة تحت سطح البحر إلا على فترات طويلة تفصل بينها مئات أو آلاف الكيلومترات، مما يترك المكونات الضعيفة مثل أجهزة إعادة الإرسال أكثر عرضة للتيارات التي يسببها المغناطيس الأرضي، يختلف تكوين قاع البحر أيضًا مما يجعل بعض نقاط التأريض أكثر فاعلية من غيرها.
وعلاوة على كل هذا، يمكن لعاصفة شمسية كبرى أن تقضي على أي معدات تدور حول الأرض والتي تتيح خدمات مثل الإنترنت عبر الأقمار الصناعية وتحديد المواقع العالمية.
ويقول عبده جيوتي: "لا توجد نماذج متاحة حاليًا لكيفية حدوث ذلك"، "لدينا فهم أكبر لكيفية تأثير هذه العواصف على أنظمة الطاقة، ولكن هذا كل شيء على اليابسة، في المحيط يكون من الصعب التنبؤ به."
وتميل المقذوفات الكتلية الإكليلية إلى أن يكون لها تأثير أكبر على خطوط العرض الأعلى، بالقرب من القطبين المغناطيسيين للأرض، هذا هو سبب قلق عبد الجيوثي بشأن الكابلات في بعض المناطق أكثر من غيرها، وجدت على سبيل المثال، أن آسيا تواجه مخاطر أقل، لأن سنغافورة تعمل كمركز للعديد من الكابلات البحرية في المنطقة وتقع عند خط الاستواء، العديد من الكابلات في تلك المنطقة أقصر أيضًا، لأنها تتفرع في اتجاهات عديدة من هذا المحور بدلاً من إعدادها على أنها امتداد واحد مستمر، الكابلات التي تعبر المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ على خطوط العرض العالية ستكون أكثر عرضة لخطر العواصف المعتدلة.
صُمم الإنترنت العالمي من أجل المرونة، إذا لم يكن أحد المسارات متاحًا، فسيتم إعادة توجيه حركة المرور عبر مسارات أخرى، وهي خاصية يمكن أن تحافظ على الاتصال، حتى عند السرعات المنخفضة، في حالة حدوث عاصفة شمسية. لكن الضرر الكافي لهذه الشرايين الحيوية سيبدأ في زعزعة استقرار الشبكة.
واعتمادًا على مكان انقطاع الكابلات، يقول عبده جيوثي إن أنظمة توجيه البيانات الأساسية مثل بروتوكول بوابة الحدود ونظام اسم المجال يمكن أن تبدأ في التعطل، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي، إنها نسخة الإنترنت من الاختناقات المرورية التي ستحدث إذا اختفت إشارات الطرق وانطفأت إشارات المرور عند التقاطعات المزدحمة عبر مدينة رئيسية.
أمريكا الشمالية وبعض المناطق الأخرى لديها الحد الأدنى من المعايير والإجراءات لمشغلي الشبكات المتعلقة بالتأهب للعواصف الشمسية، ويقول توماس أوفرباي، مدير مركز الشبكة الذكية في جامعة تكساس إيه آند إم، إن مشغلي الشبكات حققوا بعض التقدم في تخفيف المخاطر على مدى السنوات العشر الماضية، لكنه يؤكد أنه نظرًا لأن الاضطرابات المغناطيسية الأرضية نادرة جدًا وغير مدروسة نسبيًا، فإن التهديدات الأخرى من أشياء مثل الأحداث المناخية الشديدة أو الهجمات الإلكترونية تحظى بالأولوية بشكل متزايد.
يقول أوفرباي: "جزء من المشكلة هو أننا لا نمتلك الكثير من الخبرة في التعامل مع العواصف"، "هناك بعض الأشخاص الذين يعتقدون أن الاضطراب المغنطيسي الأرضي سيكون سيناريو كارثيًا وهناك آخرون يعتقدون أنه سيكون أقل من حدث كبير، أنا في الوسط نوعًا ما، أعتقد أنه شيء نريده بالتأكيد كصناعة لأكون مستعدًا لذلك وأنا أعمل على تطوير أدوات لتقييم المخاطر. ولكن هناك الكثير من الأشياء الأخرى التي تحدث في الصناعة والتي تعتبر مهمة أيضًا ".
ويحتوي جانب البنية التحتية للإنترنت على المزيد من الأشياء المجهولة، تؤكد عبده جيوتي أن دراستها هي مجرد بداية لبحوث ونمذجة أكثر شمولاً ومتعددة التخصصات يجب القيام بها لفهم حجم التهديد بشكل كامل، في حين أن العواصف الشمسية الشديدة نادرة للغاية، إلا أن المخاطر كبيرة للغاية حال حدوثها ومن شأنها التسبب فى انقطاع الاتصال العالمي بشكل مطول قد يؤثر على كل صناعة وكل شخص على وجه الأرض تقريبًا إذا لم يتم أخذ الاحتياطات اللازمة.