太阳发出的紫外辐射、X射线等高能电磁辐射 , 使高层大气温度增加 , 改变航天器表面材料的特性 , 增加大气阻力 , 使航天器提前陨落……
航天员出门要“看天”吗?
在地球周围有一个名为“范·艾伦辐射带”的空间区域 , 它大致分成1500~5000公里和13000~20000公里的高度范围 , 在有空间天气扰动的时候还会向上向下扩张 。 这一区域有能量非常高、密度也非常大的带电粒子 , 对在其中飞行的飞行器和人体伤害很大 。
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范·艾伦辐射带
为此 , 综合考量发射成本、观测需求 , 以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素 , 科学家一般把空间站飞行的高度设定在400公里附近 。 目前仍在轨运行的国际空间站和我国正在建造的空间站都处于这一高度附近 。
然而 , 在太阳活动爆发期 , 空间辐射大大增强 , 航天器及航天员都面临严峻考验 。 在2006年12月的一次较强太阳活动爆发中 , 美国国家航空航天局就曾紧急命令正在太空行走的航天员进入空间站 , 以躲避可能造成的伤害 。
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辐射带对地球及卫星产生影响示意图
因此 , 为了最大限度地减弱空间辐射 , 选择合理的出舱时机就变得很重要 。 这时 , 一份监测空间环境变化的天气预报就必不可少 。
对太阳辐射、太阳质子事件(太阳爆发活动产生的高能带电粒子流)、地磁暴等空间环境要素进行监测、预报和影响分析 , 评估空间环境变化对空间站可能带来的威胁 , 可协助空间站系统和航天员及时规避未知的空间环境危害 。
需要注意的是 , 受太阳活动影响 , 地球周围空间环境状态在不断变化 。 太阳活动既有长至11年周期的变化 , 也有短短十几分钟的爆发 。 要准确预报空间环境 , 需要参考的要素和数据有很多 , 加之空间环境的扰动过程非常复杂 , 所以预报难度要远远大于普通的天气预报 。
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空间天气近年来 , 我国空间天气预报业务能力有了长足进步 。
我国已经具备对太阳活动、行星际、磁层、电离层、中高层大气等日地空间关键区域的关键要素做出长期、中期、短期预报以及预警的能力;具备自动化与人工干预相结合的综合数据分析能力 , 以及初步的定量化分析能力与模式预报能力;形成了系列化预报产品 , 可定期发布空间天气日报、周报、月报和年报等常规预报产品;可根据空间天气状况不定期发布警报 , 以及根据用户需求开发定制专属产品 , 关键空间天气参数的预报准确率与国际水平相当 。
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