消息来源:科普柯)由于天气原因,阿联酋“希望”号火星探测器曾于20日在日本空间天气灾害可使卫星陨落种子岛宇宙飞船
当探测器依次进入磁层和行星际空间,开始向火的漫长旅程时,有必要注意空间天气的影响。卫星测量和控制可能会受到太阳风暴的影响,信号质量甚至可能会中断。探测器也可能受到各种高能粒子的撞击而失效。虽然现在是太阳活动少的一年,太阳风暴的概率很小,但这是一条漫长的路,偶尔的太阳风暴可能会影响探测器的飞行。
那么到底什么是太空天气呢?郭建光告诉记者,从字面上讲,空间天气在天气之前增加了“空间”的属性,这意味着它与天气有关,但同时又是不同的。一般人所理解的天气是指30公里以下的大气活动,如风和暴雨,属于地面天气的范畴。从中高层大气、电离层和磁层到太阳30公里以上的整个日地空间的空间环境状态或变化称为空间天气。空间天气将影响人类天基和地基技术系统的正常运行和可靠性,空间天气事件的主要来源是太阳活动。一般来说,主要影响是航天器的安全运行,其次是导航和通信。
他补充说,太空中的晴天和阴天没有区别,但是太阳和近地空间之间的“平静”和“干扰”是有区别的。正如人们的生活受到自然界风、霜、雨、雪的影响一样,宁静的空间也有神秘的“太空天气”。太空天气中的风是太阳风,而雨是来自太阳的带电粒子雨。太空天气的剧烈变化对人类太空活动有着非常严重的影响。太空天气灾难会导致卫星故障甚至提前坠落,中断通信,并在导航和跟踪中出错。
众所周知,灾难性空间天气事件包括太阳质子事件、地磁暴和电离层暴。其中,太阳质子事件对航天器的影响主要是太阳能电池和各种电子设备的损坏。在磁暴期间,带电粒子“数量”和“能量”聚集在地球周围,特别是在辐射区。当航天器通过这些恶劣的空间环境时,可能会诱发表面充电、深层充电等现象,严重威胁航天器的安全;来自太阳的高能粒子轰击也将导致单事件事件,这将改变计算机的软件指令,产生软错误,甚至对集成电路等电子设备造成物理损坏;同时,在磁暴期间,地球高层大气将被加热和膨胀,这将显著增加对低轨道航天器的阻力,导致航天器的轨道下降和寿命缩短。
火星探测器“奔火”前要 “裸足狂奔”
自从地球上有生命以来,地球表面的地磁场形成的巨大磁气圈保护了地球的大气层不被太阳风吹走,厚厚的大气层中和了大多数对人类和其他生命有害的宇宙射线。
郭建光告诉记者,对于绕地球运行的卫星,地磁磁层也能在一定程度上保护它们。火星探测器在旅行过程中大部分时间都在星际空间。如果没有地球磁层的自然保护屏障,探测器将直接受到宇宙射线和太阳高能粒子的影响。可能会发生单一事件,这将影响探测器的安全飞行。此外,随着时间的推移,火星探测器离我们越来越远,信号延迟可达20分钟。探头的状态监测和异常反应总是滞后。因此,火星探测器的旅程有点像“赤脚跑步”,但是在环绕、着陆和巡逻的后期,有必要综合考虑火星表面的沙尘和沙尘暴,以及火星的大气和空间环境,它们与地球有很大的不同,需要空间天气的保障,所以空间天气贯穿于火星旅行的全过程。
“田文一号”火星探测计划是中国的一项重大太空任务。气象部门自成立以来一直积极参与,并多次与相关任务单位对接,以满足空间气象支持需求。发射前,我们在发射窗口预报太空天气,并计划在探测器接近火场时为卫星对地测量和控制提供一些辅助支持。今后,我们将与一些相关科研部门合作,在火星上提供空间环保产品,希望能制造一些实用的产品来支持火星探索。
未来会有火星天气预报吗?
将来有可能得到火星的天气预报吗?郭建光认为,未来太空天气将会出现在人们的探测器能够到达的地方。例如,美国最远的旅行者1号已经飞出了太阳系,旅行者2号也已经飞到了太阳系的边缘。类似于地球磁层的日光层已经在现场被探测到。了解和理解它们可以为我们积累更多的空间气象理论。目前,与对地球的长期探索相比,对火星环境的探索是间歇性的,因此在短期内只可能掌握火星的一些气候变化规律,但借助地球天气知识的积累来“发布”火星的天气预报也不是不可能的。为了研究火星上的天气,我们需要先观察它,并长期积累数据。然而,随着火星探索的深入,它终究不会只是一个梦。毕竟,人类不会永远躺在地球的摇篮里。