Jakby w ostatnim czasie mało było problemów (kryzys energetyczny, wojna, inflacja), to na jeszcze jeden – burze słoneczne (ang. solar storms) – zwracają analitycy Uptime Institute.

Na kosmiczną “pogodę” w Układzie Słonecznym i życie na Ziemi wpływają burze słoneczne, czyli wyrzuty gigantycznych obłoków plazmy przez Słońce. Aktywność słoneczna wzrasta i spada zgodnie z 11-letnim cyklem, według naukowców NASA. Obecnie jest ona wysoka. Prognozuje się, że aktywność Słońca będzie rosła, osiągając maksimum w 2025 roku, a następnie ponownie spadnie.

Amerykańskie Centrum Prognoz Pogody Kosmicznej SWPC (US Space Weather Prediction Center) wydało wiele ostrzeżeń dotyczących występowania burz geomagnetycznych w sierpniu i wrześniu 2022 r. Rozbłysk słoneczny o średniej sile dotarł do Ziemi w nocy z 6 na 7 listopada, powodując przerwy w komunikacji radiowej w Australii i Nowej Zelandii. Jak informował Smithsonian Magazine, w lutym 2022 r. burze słoneczne uszkodziły 40 satelitów Starlink, spychając je z orbity, a także wielokrotnie wywołały przerwy w działaniu systemów wykorzystujących fale radiowe.

Burze geomagnetyczne występują, gdy burze słoneczne wchodzą w interakcję z atmosferą Ziemi i polem magnetycznym, grożąc zakłóceniami satelitów, komunikacji radiowej i sieci energetycznej. Najsilniejsza przewidywana burza uzyskała ocenę agencji G3 („silna”) w pięciopoziomowym systemie klasyfikacji aktywności geomagnetycznej – była na tyle groźna, że w niektórych regionach konieczna była korekta napięcia w sieci. „Ekstremalna” burza geomagnetyczna G5 może przegrzać lub zniszczyć transformatory wysokiego napięcia, prowadząc do powszechnych i długotrwałych przerw w dostawach prądu.

Impuls elektromagnetyczny EMP (ang. electromagnetic pulse) indukuje wysokie napięcie w sieciach, urządzeniach elektrycznych i elektronicznych. Burza geomagnetyczna, znana również jako zakłócenie geomagnetyczne lub EMP geomagnetyczny, ma wtórne skutki dla odbiorców energii, które narażają centra danych na ryzyko zakłóceń i uszkodzeń sprzętu. Trzy typy EMP (geomagnetyczne, jądrowe lub celowe) różnią się pod względem właściwości fizycznych, ale każdy z nich może zagrażać centrom danych (raport Uptime Institute: Electromagnetic pulse and its risk to data centers). Jednak wielu operatorów nie uwzględnia żadnego rodzaju EMP w swoich ocenach ryzyka i nie wdrożyło jeszcze środków ochronnych, pisze Jacqueline Davis, analityczka Uptime Institute.

SWPC monitoruje zdarzenia związane z oddziaływaniem słońca i wydaje komunikaty o możliwości wystąpienia potencjalnych zjawisk, które mogą mieć wpływ na Ziemię. Długoterminowe przewidywanie pojedynczego zdarzenia wywołującego zakłócenia geomagnetyczne EMP na Ziemi nie jest obecnie możliwe. Zdarzenia słoneczne, które mogą wywoływać impulsy geomagnetyczne EMP występują często, lecz z dala od Ziemi, a astronomowie mogą je próbować przewidywać jedynie na podstawie prawdopodobieństwa. Na przykład zdarzenie o sile G5 („ekstremalne”) zazwyczaj dociera do Ziemi raz na 25 lat. Takie zdarzenie spowodowało dziewięciogodzinną awarię systemu przesyłowego Hydro-Québec w 1989 r. Ekstremalny impuls geomagnetyczny EMP uszkodził 12 transformatorów w Afryce Południowej w 2003 r.

(źr. SWPC)

Ze względu na niską częstotliwość impuls geomagnetyczny EMP działa najsilniej na linie przesyłowe wysokiego napięcia w sieci energetycznej. Większość burz, takich jak te, które miały miejsce późnym latem 2022 r., nie była wystarczająco intensywna, aby powodować przerwy w dostawach prądu. Operatorzy sieci energetycznych mogą kompensować zakłócenia spowodowane  mniejszymi zdarzeniami EMP. Jednak centra danych mogą doświadczać problemów z jakością zasilania.

Większość systemów UPS (uninterruptable power supply) w centrach danych jest zaprojektowana tak, aby neutralizować zakłócenia harmoniczne prądu i chronić urządzenia znajdujące się za nimi. Jednakże zdarzenia geomagnetyczne EMP potencjalnie mogą pokonać te wbudowane zabezpieczenia i uszkodzić zasilacz UPS lub inny sprzęt. Skutki zniekształceń harmonicznych prądu w centrum danych mogą obejmować: nieefektywne działanie zasilaczy UPS, uszkodzenie prostownika zasilaczy UPS, zadziałanie wyłączników automatycznych, przegrzanie okablowania, nieprawidłowe działanie silników w sprzęcie mechanicznym i ostatecznie fizyczne uszkodzenie sprzętu IT.

Niektórzy operatorzy sieci energetycznych już instalują urządzenia ochronne, aby chronić swoją infrastrukturę przed geomagnetycznymi impulsami EMP.

Operatorzy centrów danych, którzy uwzględniają ryzyko EMP przy ogólnej ocenie ryzyk, mogą poprawić odporność swojej infrastruktury wdrażając własne zabezpieczenia przed skutkami EMP. Główne zagrożenia dla poszczególnych centrów danych ze strony EMP (przerwy w zasilaniu i harmoniczne) pojawiają się poprzez sieć energetyczną. Operatorzy mogą zarządzać tym ryzykiem, odłączając się od sieci i działając na zasilaniu rezerwowym. Zwiększone magazynowanie paliwa do własnych agregatów prądotwórczych dla data center pomoże  odpowiednio przygotować się na mniejsze burze geomagnetyczne, radzą eksperci Uptime Institute.

Świadomość występowania EMP jako zagrożenia dla centrów danych rośnie. Najlepsze praktyki w zakresie ochrony przed EMP nie są jeszcze dobrze ugruntowane w branży centrów danych, ale okresowe oceny ryzyka umożliwią odpowiednie przygotowanie się na tego rodzaju zagrożenia.

(grafika tytułowa – źr. NASA)

Napisane przez Stefan Kaczmarek