David Pieri cho biết, một người ở Hoa Kỳ hoặc châu Âu đã giành chiến thắng với một vụ nổ núi lửa. Điều đó gần như không thể tưởng tượng được. Nhưng chúng có thể phải đối mặt với một mối đe dọa khi chúng bay.
Núi lửa Pinatubo năm 1991 đã tạo ra vụ phun trào núi lửa lớn thứ hai trong thế kỷ 20 sau vụ phun trào Novarupta năm 1912 ở bán đảo Alaska. Tín dụng hình ảnh: Wikimedia Commons
Núi lửa đã là mối đe dọa đối với nhân loại kể từ khi con người lần đầu tiên đi trên Trái đất. Và bạn có thể nghĩ lại về việc Pompeii bị chôn vùi hoàn toàn trong vụ phun trào núi lửa Vesuvius vào năm 79 A.D - tro, đá nóng và khí độc, khủng khiếp, độc hại phát ra từ Trái đất. Những điều này vẫn xảy ra. Chúng có thể rất lớn, như vụ phun trào Pinatubo năm 1991, đã đẩy tro bụi lên tầng bình lưu và có ảnh hưởng toàn cầu đến giao thông hàng không và chất lượng không khí, cũng như môi trường xung quanh núi lửa.
Núi lửa là những đặc điểm lớn, nguy hiểm biểu hiện năng lượng bên trong của Trái đất ở bề mặt. Chúng tôi muốn biết về họ. Vào thời xa xưa, các nhà núi lửa - nhà địa chất, về cơ bản, những người chuyên về núi lửa - sẽ hoạt động từ mặt đất, đôi khi từ máy bay. Và sau đó, với sự xuất hiện của các vệ tinh và giám sát quỹ đạo Trái đất, tất nhiên mọi người muốn xem những vụ phun trào này và kết quả của những vụ phun trào từ quỹ đạo.
Núi lửa Iceland Ít Eyjafjallajökull nhìn từ không gian vào ngày 24 tháng 3 năm 2010. Vào tháng 4 năm 2010, ngọn núi lửa này đã đóng cửa không gian châu Âu trong sáu ngày. Tín dụng hình ảnh: NASA
Núi lửa Iceland Ít Eyjafjallajökull nhìn từ mặt đất vào rạng sáng ngày 27 tháng 3 năm 2010. Tín dụng hình ảnh: Wikimedia Commons.
Nhiệm vụ mà I hèm thực hiện được gọi là ASTER - cho Máy đo phóng xạ nhiệt và phản xạ nhiệt Spaceborne nâng cao. Nó là một nhiệm vụ chung với người Nhật. Chúng tôi có một số công cụ từ quỹ đạo. Chúng ta có thể nhìn vào những vụ phun trào lớn này và thấy những thứ trên mặt đất dài tới 15 mét (45 feet). Núi lửa thường xảy ra ở những vùng xa xôi, nhưng chúng ta có thể phát hiện và theo dõi chúng, để hiểu được họ đã đưa bao nhiêu vật liệu vào khí quyển.
Về cơ bản, chúng tôi nhìn vào các núi lửa từ không gian và cố gắng kết hợp các quan sát không gian của chúng tôi với các quan sát từ mặt đất và từ máy bay.
Tại sao núi lửa rất nguy hiểm đối với máy bay?
Những vụ phun trào nhỏ phun ra một chút khí hoặc một lượng tro nhỏ thường không gây nguy hiểm cho máy bay, nếu có một sân bay không gần họ. Chúng tôi lo ngại khi chúng tôi có một vụ phun trào lớn, bùng nổ.
Chúng tôi đã lấy một ngọn núi St. Helens, một Pinatubo, thậm chí còn lớn hơn thế. Họ phun trào với tốc độ hàng ngàn mét khối mỗi giây với khối lượng vật chất khổng lồ phát ra từ một ngọn núi lửa có áp suất. Núi lửa được điều áp bằng khí - chủ yếu là carbon dioxide, hơi nước, nhưng cũng là sulfur dioxide - xuất hiện ở những vụ phun trào khổng lồ này với tốc độ cập nhật thẳng đứng hàng trăm mét mỗi giây.
Mt. St. Helens đám mây hình nấm, 40 dặm rộng và cao 15 dặm. Máy ảnh vị trí: Toledo, Washington, 35 dặm về phía tây-tây bắc của núi. Bức tranh, tổng hợp khoảng 20 hình ảnh riêng biệt, là từ ngày 18 tháng 5 năm 1990. Tín dụng hình ảnh: Wikimedia Commons
Những luồng này có thể đạt tới ít nhất 10.000 mét, cao hơn 30.000 feet. Pinatubo đã cao tới 150.000 feet, nếu bạn có thể tưởng tượng điều đó. Thông thường, vụ phun trào hoặc nổ xảy ra nhanh chóng, hoặc có thể được duy trì trong vài phút hoặc vài giờ - thậm chí có thể vài ngày.
Vật chất bay lên không trung và gió trong khí quyển chiếm lấy nó, đặc biệt là trong tầng bình lưu ở độ cao khoảng 30.000 feet. Thật không may, đó là độ cao hoạt động hiệu quả nhất cho máy bay, từ 20.000 đến 40.000 feet. Nếu bạn không đủ may mắn để xâm nhập vào một chùm khí trong máy bay, bạn có thể bị hỏng cả động cơ, đồng thời. Điều này đã xảy ra một vài lần vào năm 1983, với vụ phun trào Galunggung ở Indonesia. Và sau đó là vụ phun trào Redoubt năm 1989. Đây là một trường hợp đặc biệt bừa bộn.
Núi lửa Redoubt ở Alaska phun trào vào ngày 14 tháng 12 năm 1989 và tiếp tục phun trào trong hơn sáu tháng. Tín dụng hình ảnh: Wikimedia Commons
Vào ngày 15 tháng 12 năm 1989, một chiếc máy bay KLM đang trên đường từ Amsterdam đến Tokyo. Và trong những ngày đó, việc dừng lại tiếp nhiên liệu ở thành phố Anchorage, Alaska là một điển hình. Chiếc máy bay này đang bay xuống phía tây bắc của Sân bay Anchorage vào nơi trông giống như khói mù. Các ngọn núi lửa từ núi lửa Redoubt được dự đoán là phía đông bắc của núi lửa. Sân bay dự kiến sẽ tránh xa máy bay.
Vì vậy, phi công rơi xuống nơi trông giống như một lớp khói mù. Cô có mùi lưu huỳnh trong buồng lái, và rồi cô nhận ra rằng động cơ của mình bị hỏng. Về cơ bản bốn động cơ bùng cháy. Cô bị mất điện, và máy bay bắt đầu hạ xuống. Họ điên cuồng cố gắng khởi động lại động cơ. Họ đã khởi động lại nhiều động cơ. Tôi nghĩ rằng họ đã cố gắng bảy lần, không thành công, rơi từ 25.000 feet. Họ đã nhận được một động cơ, và sau đó ba người kia đã lên mạng và họ đã khởi động lại động cơ. Họ san bằng ở khoảng 12.000 feet sau khoảng một phút rưỡi. Họ san bằng ngay trên những ngọn núi, cao hơn địa hình khoảng 500 feet. Có khoảng 285 người trên tàu. Đó là một cuộc gọi rất, rất gần.
Điều gì làm cho động cơ dừng lại?
Có một vài điều xảy ra trong động cơ phản lực khi tro bị hút vào chúng, đặc biệt là với các động cơ mới hơn, hoạt động ở nhiệt độ rất cao.
Ash rất tinh xảo. Nó rất mài mòn. Vì vậy, bạn nhận được mài mòn trong động cơ. Điều đó không tốt, đặc biệt là với các động cơ nhiệt độ cao mới hơn. Nó có thể can thiệp vào quá trình đốt cháy. Nồng độ tro có thể đủ cao để ảnh hưởng đến cơ chế phun nhiên liệu trong động cơ. Vì vậy, động cơ ngừng đốt cháy.
Tro núi lửa trên lưỡi tuabin
Trên hết, tro sẽ tan chảy trên các cánh tuabin. Mỗi lưỡi tuabin giống như phô mai Thụy Sĩ, bởi vì động cơ liên tục buộc không khí qua các lưỡi tuabin để làm mát chúng. Những lưỡi dao này được phủ một lớp phủ đặc biệt và cũng được khoan lỗ. Và tro sẽ đi vào và flash tan chảy trên lưỡi kiếm. Sau đó, nó sẽ được làm mát bằng không khí làm mát và hóa rắn. Bạn nhận được một men gốm trên lưỡi dao. Và bây giờ lưỡi kiếm có thể làm mát chính nó.
Vì vậy, bạn có hai loại mối nguy hiểm. Bạn có nguy cơ nhanh chóng chấm dứt quá trình đốt cháy trong động cơ - vì vậy động cơ chỉ dừng lại. Nếu bạn có nồng độ tro cao, điều đó sẽ xảy ra.
Nhưng ngay cả khi các động cơ don không ngừng chạy, bạn sẽ có được những cánh tua-bin hiện đang bị tắc và có thể làm mát bản thân. Sau đó, giả sử, 50 hoặc 100 giờ sau sự cố - và thậm chí bạn có thể không biết bạn đã bay qua tro, nếu đó là một vết loang rất mỏng - bạn có thể bị mỏi kim loại và có thể thất bại.
Giải pháp gì?
Về cơ bản, càng nhiều càng tốt, bạn muốn giữ máy bay ra khỏi tro núi lửa. Việc thực hành là máy bay vectơ xung quanh các luồng này khi chúng xảy ra, chẳng hạn như từ Mt. Núi lửa Cleveland, núi lửa Shishaldin, Redoubt, Augustine. Đây là những cái tên nổi tiếng đối với các nhà nghiên cứu núi lửa. Khi những ngọn núi lửa này phun trào, FAA và Dịch vụ thời tiết quốc gia có xu hướng định tuyến máy bay xung quanh các ngọn núi lửa và các đám mây.
Và do đó, một giải pháp khá tốt - đó là một chính sách không khoan nhượng.
Núi lửa Puyehue-Cordón Caulle nhìn từ không gian. Khi ngọn núi lửa này ở Argentina bắt đầu phun trào vào tháng 6 năm 2011, đám mây tro bụi của nó đã đóng cửa các sân bay xa như Úc. Tín dụng hình ảnh: NASA
Đám mây tro từ Núi Cleveland, Alaska nhìn từ không gian vào ngày 23 tháng 5 năm 2006. Núi Cleveland là một ngọn núi lửa khác có dấu hiệu hoạt động vào năm 2011. Tín dụng hình ảnh: NASA.
Nhưng nó không luôn luôn làm việc. Điều gì đã xảy ra ở châu Âu vào năm 2010 khi vụ phun trào Eyjafjallajökull đưa tro bụi vào không phận châu Âu, các hãng hàng không châu Âu không nơi nào để đi. Tro đã bay qua các khu vực đô thị lớn của châu Âu, một sự xâm nhập lớn vào không phận. Vì vậy, họ đã hoàn toàn đóng cửa.
Có một cuộc thảo luận lớn vào thời điểm đó về mức độ an toàn của tro núi lửa thực sự là gì. Họ không thể chỉ định hướng các máy bay xung quanh tro, mặc dù, tại một số điểm, họ đang cố gắng bay với lượng tro thấp. Có một cuộc thảo luận lớn vào thời điểm đó về cách bạn ước tính lượng tro trong không khí, mức độ quan sát của vệ tinh chính xác như thế nào, tro thực sự có ý nghĩa gì trong hoạt động của máy bay hạt nhân.
Ai chịu trách nhiệm đưa ra quyết định này?
Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế và Cơ quan Khí tượng Thế giới đã chia thế giới thành khoảng 10 khu vực. Mỗi khu vực đều có một Trung tâm tư vấn tro núi lửa - thứ mà người ta gọi là VAAC - mà chịu trách nhiệm cho khu vực đó.
Chúng tôi có hai ở Hoa Kỳ, một ở Neo và một ở Washington. Ở châu Âu, hai trong số những người chính có liên quan đến vụ việc ở Iceland là VAAC London và VAAC của Pháp, Pháp.
Hãy để đối mặt với nó, người bình thường đi bộ ở Hoa Kỳ hoặc Châu Âu sẽ không bị ảnh hưởng bởi một vụ nổ núi lửa. Điều đó gần như không thể tưởng tượng được. Nhưng những người từ Hoa Kỳ hoặc Châu Âu có thể phải đối mặt với một mối đe dọa khi họ bay.
Và vì vậy, trong thời hiện đại, mối nguy hiểm này đã được phân tán vào không gian dễ bị tổn thương mà các hãng hàng không muốn sử dụng và các hãng hàng không thương mại và tàu sân bay khác cũng sử dụng. Bây giờ chúng ta dễ bị tổn thương và dễ bị tổn thương trong xã hội hiện đại trước nguy cơ lan tràn của tro bụi.
Có hơn 1.500 núi lửa trên khắp thế giới được coi là hoạt động bất cứ lúc nào. Làm việc với vệ tinh Terra, công việc của chúng tôi là tìm ra cách phát hiện tro núi lửa, theo dõi nó, dự đoán nơi mà nó sẽ đi và cũng để giảm thiểu ảnh hưởng đối với máy bay.
Hãy cho chúng tôi biết thêm về cách các thiết bị trên vệ tinh NASA NASA Terra giám sát tro núi lửa.
Chúng tôi có vài chục nhà nghiên cứu núi lửa có kinh nghiệm về viễn thám cũng như núi lửa. Tôi là một trông số chúng. Và từ nền tảng vệ tinh Terra, chúng tôi có ba thiết bị chính.
ASTER là công cụ phân giải không gian cao duy nhất trên Terra rất quan trọng để phát hiện thay đổi, hiệu chuẩn và / hoặc xác nhận và nghiên cứu bề mặt đất. Tín dụng hình ảnh: Tổng công ty hình ảnh vệ tinh
Khi bạn nhìn xuống Trái đất, bạn có hai loại bức xạ đi vào thiết bị. Với đôi mắt của bạn, khi bạn nhìn vào một thứ gì đó, bạn sẽ nhìn thấy ánh sáng - năng lượng mà ánh sáng phản xạ trên bề mặt ở các bước sóng khác nhau - và mắt và não của bạn cảm nhận nó như màu sắc. Vì vậy, bạn có quang phổ nhìn thấy được, và chắc chắn Terra có thể có được hình ảnh rõ ràng của một ngọn núi lửa. Nếu chúng ta có một cột phun trào, chúng ta có thể nhìn thấy nó ở các bước sóng có thể nhìn thấy và chúng ta thực sự có thể chụp ảnh âm thanh nổi và tạo ra một hình ảnh ba chiều với ASTER.
Và sau đó chúng ta có khả năng hồng ngoại - về cơ bản thường là bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt Trái đất. Chúng tôi lấy một số dải khác nhau để nó trông giống như màu nóng. Về cơ bản, chúng ta đã lấy nhiệt độ của Trái đất. Và vì vậy, nếu bạn có một vụ phun trào núi lửa, khi bắt đầu phun trào, nó có thể rất nóng. Dòng dung nham đang tỏa ra rất nhiều nhiệt. Vì vậy, khả năng hồng ngoại với ASTER cho phép chúng tôi lập bản đồ các tính năng nhiệt này một cách chi tiết.
Chúng tôi nhìn vào độ phân giải không gian cao vì vậy chúng ta có thể giải quyết, ví dụ, các đỉnh núi lửa. Chúng tôi có thể giải quyết dòng dung nham cá nhân. Chúng ta có thể giải quyết các khu vực nơi thảm thực vật đã bị phá hủy. Chúng ta có thể nhìn vào các khu vực tàn phá với ASTER. Nó là một công cụ đáng chú ý. Nó không phải lúc nào cũng trên. Chúng tôi thực sự phải lên kế hoạch để xem xét một mục tiêu trước thời hạn. Điều đó làm cho nó một chút của một trò chơi đoán đôi khi.
Một trong những thiết bị khác trên Terra là Máy quang phổ Tưởng tượng Độ phân giải Trung bình (MODIS). Nó cũng nhìn qua hồng ngoại gần và hồng ngoại nhiệt, nhưng ở độ phân giải không gian thấp hơn nhiều, phần lớn ở khoảng 250 mét mỗi pixel. Trong đó ASTER chỉ có thể nhìn thấy một khu vực nằm ngang 60 đến 60 km, MODIS có thể nhìn vào các khu vực rộng hàng ngàn km. Và nó nhìn toàn bộ Trái đất mỗi ngày. Khi ASTER nhận được các dải spaghetti nhỏ và tem bưu chính riêng lẻ được nhắm mục tiêu, MODIS là một công cụ thuộc loại khảo sát, có thể nhìn thấy các phần lớn của Trái đất cùng một lúc. Và trong suốt một ngày, nó xây dựng toàn bộ phạm vi bảo hiểm.
Núi lửa Grimsvotn ở Iceland nhìn từ không gian. Núi lửa này bắt đầu phun trào vào tháng 5 năm 2011. Nó làm gián đoạn việc đi lại bằng đường hàng không ở Iceland, Greenland và nhiều nơi ở châu Âu. Tín dụng hình ảnh: NASA
Thiết bị thứ ba là Máy quang phổ hình ảnh đa góc (MISR). Nó có nhiều góc nhìn, và nó có thể tạo ra một hình ảnh ba chiều có thể nhìn thấy và năng động - hình ảnh thực tế của vụ phun trào. Nó có nhiều góc nhìn khi tiến lên quỹ đạo. Điều đó rất quan trọng bởi vì bạn có thể tạo ra hình ảnh ba chiều về các tính năng mà bạn đang xem, đặc biệt là các tính năng trên không. MISR được thiết kế chủ yếu để xem xét các sol khí, đó là các hạt trong khí quyển như các giọt nước và bụi. Điều đó rất quan trọng đối với các vụ phun trào nổ lớn, nơi đưa rất nhiều khí dung vào khí quyển.
Đó là một bản phác thảo hình thu nhỏ của những gì chúng ta làm với vệ tinh Terra. Nó rất hiệu quả, cả trong việc xem xét các hiện tượng núi lửa tiền thân, như các điểm nóng hoặc một số miệng núi lửa bắt đầu sáng lên có thể một hoặc hai tháng trước khi phun trào. Thêm vào đó, nó nhìn vào kết quả của vụ phun trào, và những thứ khác. Terra và các công cụ của nó không chỉ dành cho núi lửa. Chúng tôi xem xét một loạt các hiện tượng bề mặt Trái đất.
Cảm ơn, Tiến sĩ Pieri. Bạn muốn để lại cho chúng tôi với bất kỳ suy nghĩ cuối cùng?
Chắc chắn rồi. Nó nói rằng núi lửa không phải là một thỏa thuận. Mọi người đã phải học lại bài học này kể từ thời của Pompeii. Núi lửa mà Lốc hoạt động ngày hôm nay rất có thể là ngọn núi lửa đã hoạt động ngày hôm qua. Núi lửa có thể hiếm gặp trong một đời người, nhưng, khi chúng xảy ra, chúng rất lớn và nguy hiểm.
Trong tương lai, các vệ tinh giống như Terra - với phạm vi bao phủ liên tục hơn - sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn để phát hiện các vụ phun trào và hiểu các thông số môi trường mà chúng ta vận hành máy bay.
Phản ứng của chúng tôi bây giờ hy vọng sẽ được xem xét nhiều hơn, và toàn diện hơn rất nhiều, so với những người nghèo ở Pompeii, người phải đối mặt với sự phun trào của núi Vesuvius vào năm 79 A.D.
Đi đến kho lưu trữ núi lửa ASTER để xem một số dữ liệu được sử dụng trong công việc của Tiến sĩ Pieri. Hôm nay chúng tôi xin cảm ơn sứ mệnh NASA NASA Terra, giúp chúng tôi hiểu rõ hơn và bảo vệ hành tinh quê nhà của chúng tôi.