为“天宫”保驾护航——空间环境预报中心

  空间环境预报中心在天宫一号、神舟八号各个工程阶段发布远期、中期和近期预报,包括太阳活动预报、地磁指数预报、空间环境参数预报和空间环境效应预测等。

 

·什么是“空间天气”?  

  “空间天气”是指太阳、太阳风、磁层、电离层和中高层大气的状态及短时间内的改变。太阳爆发活动会引起高强度的空间辐射,这种辐射的增强可能表现为等离子体(粒子),也可能表现为电磁辐射(光),它们是地球空间环境扰动的主要原因。空间天气和地球上的天气在某种程度上来看是相同的,与地球上阴、晴、雨、雪、干、湿等天气一样,空间天气也有风、雨等现象。不同的是,空间天气中的“风”是高速运动的等离子体流,而不像地球上是流动的空气团;空间天气中的“雨”,也由磁层沉降的带电粒子组成,而不是地球上云雾凝聚成的大小水滴。随后,人类逐步得知太阳活动和地磁事件能对卫星操作、导航、极地高空飞行、电力输送、长途电话通讯、短波通讯、输油管道系统、地球物理勘探特别是航天飞机及空间站活动带来重大影响。

 

太阳极紫外辐射
 
“空间天气”的威力有多大?  

  空间环境中,除高层大气的阻力影响航天器的轨道和寿命外,原子氧的剥蚀破坏航天器材料;出现在地球附近的微小流星体,以及来自各种航天器并不断积累的空间碎片,以各种方式威胁航天器的安全;高能带电粒子的轰击,可导致“单粒子事件”和星载材料、器件的性能衰退,太阳能电池输出功率下降;等离子体能引起航天器表面带电,严重时电位可高达2万伏,放电时的强电流可导致航天器彻底报废,放电发出的电磁辐射,也会干扰航天器的工作;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,增大大气阻力,使航天器提前陨落。表面平静时,太阳几乎不发射高能带电粒子,但一旦发生大的太阳爆发,高强度的高能带电粒子就充斥空间。”

 

太阳的爆发环
 
为“天宫”保驾护航 

  预报中心一直承担着我国载人航天工程任务的空间环境保障工作。在天宫一号任务中,我国首次实施交会对接试验,对空间环境保障提出了更高的要求。预报中心早在三年前就已经开始了针对天宫一号的空间环境保障准备工作,已经提交了多份技术报告,对任务期的空间环境参数进行了长期预测,分析空间环境对航天器的影响。在发射前的三个月,开始对发射窗口的空间环境状况进行分析预测。发射在即,预报中心正紧张准备发射前的安全期预报。

 

太阳“类海象”大耀斑
 
 
  2011年处于第24太阳活动周的快速上升阶段,太阳风暴愈发频繁,地球空间环境越来越不平静。9月22日,太阳上浮现了本太阳活动周以来最强烈的黑子群,爆发了个多个X级和M级耀斑,并伴随了多次日冕物质抛射事件。受其影响,地球同步轨道发生太阳质子事件,地球磁场发生了大地磁暴事件。关于是否会发生影响天宫一号发射的太阳风暴事件,预报中心组织开展了多次预报会商,细致分析了空间环境监测资料,对空间环境状况进行了详细预测,并及时向上级部门汇报预报结果,为天宫一号任务的顺利发射保驾护航。

 

  在飞行任务期间,如果出现异常环境事件,空间环境预报中心发出现报和警报,提出相关应对措施建议;在空间有效载荷或平台设备发生故障时,提供空间环境状态参数,协助进行故障分析,并提出环境效应评估。

 

中国科学院空间环境研究预报中心