歐洲衛(wèi)星令太空天氣預測更準確

之 涵/編譯

歐洲衛(wèi)星令太空天氣預測更準確

之 涵/編譯

來自太陽的日冕物質(zhì)拋射可摧毀衛(wèi)星、干擾導航系統(tǒng)、破壞電力網(wǎng)絡

● 探測器可對朝向地球的災難性太陽風暴發(fā)出預警。

歐洲計劃發(fā)射一顆新的太空氣象衛(wèi)星，這讓人感到興奮，因為該衛(wèi)星將大幅提升對太陽風暴將如何影響地球的預測。

歐洲航天局(ESA)希望在2023年左右將該探測器送入太空中被稱為拉格朗日點(L5)的重力穩(wěn)定點，在那里它將提供一個針對飛向地球的帶電粒子流的獨特的側(cè)面視角。這種被稱為日冕物質(zhì)拋射(CME)的最猛烈太陽風暴能夠影響導航和通信衛(wèi)星，同時干擾飛機的導航系統(tǒng)并破壞輸電系統(tǒng)。

目前的空間探測器只能夠從正面觀測來襲的太空天氣。而憑借側(cè)向觀測，科學家能夠更準確地測定太陽風暴的速度。通過在太陽向地球旋轉(zhuǎn)時對其表面進行觀測，探測器能夠在太陽黑子直接面向地球之前提供一幅有關它的“預覽圖”。其中有些太陽黑子會造成日冕物質(zhì)拋射（參見“駐留軌道太空天氣探測器”）。

烏普薩拉瑞典空間物理研究所的空間等離子體物理學家赫爾曼·歐普根諾爾斯(Hermann Opgenoorth)說：“這次L5任務將提供別的任務給不了的東西，看到這一切終于向前推進，我們都很興奮。”

2016年12月，歐洲各國部長在瑞士盧塞恩召開的一次會議上同意為最初的設想階段所需的4.5億歐元（約合人民幣32.8億元）提供2 000萬至3 000萬歐元資助。這項太空天氣任務將是ESA第一個旨在預測而非純科學的項目。ESA的行政人員將在2019年召開的下一次部長級會議上尋求其余的資金支持。

從技術上說，ESA尚未決定將該衛(wèi)星發(fā)送至L5還是另一個被稱為L1（位于地球和太陽之間）的重力穩(wěn)定點。ESA空間態(tài)勢感知計劃成員、德國達姆施塔特市歐洲空間控制中心的安德里亞斯·奧騰巴切(Andreas Ottenbacher)表示，發(fā)送一個新的探測器至L1極有必要，但美國很可能將在2020年代初期進行這一嘗試，這使得歐洲只能開展探索L5的項目。

L1點探測器眾多，但有些正在老化，如擁有20年歷史的ESA和美國宇航局（NASA）聯(lián)合發(fā)射的太陽及太陽風層探測器(SOHO)。而其他探測器，如美國深空氣候探測器(DSCOVR)則未配備日冕儀——一種探測最危險的太空天氣形式CME發(fā)生所需的工具。

駐留軌道太空天氣探測器

曾擔任英國太空環(huán)境影響專家團隊負責人、來自英國牛津郡迪德科特拉塞福阿普爾頓實驗室的邁克·哈普古德(Mike Hapgood)介紹說，在NASA發(fā)射的STEREO雙子衛(wèi)星中，有一顆在2008至2010年間位于其太陽軌道內(nèi)，它曾經(jīng)經(jīng)過L5。STEREO衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)顯示，位于L5的常駐探測器可將CME影響時間的不確定性從10小時縮減至6小時以內(nèi)。憑借側(cè)視圖，科學家還可以看到不同的CME是否會產(chǎn)生相互作用并形成更大的沖擊波。

此外，L5點將預先看到很快就會朝向地球的旋轉(zhuǎn)太陽表面，這對預測和太陽物理學都有益處。目前，只有在等離子體進入太空時，位于L1的探測器才會發(fā)出預警。ESA歐洲太空控制中心太空天氣團隊負責人尤哈-佩卡·倫塔瑪(Juha-Pekka Luntama)介紹說，由于等離子體的速度高達3 000千米/秒，這意味著只能提前15～17小時發(fā)出預警，遠低于電網(wǎng)運營商所說為破壞做準備所需的2～3天。

從環(huán)繞地球軌道移動的位置看，位于L5的航空器要比位于L1的航空器早4至5天看到太陽的旋轉(zhuǎn)表面。倫塔瑪介紹說，盡管科學家們不能極為確定地預測太陽黑子何時會爆發(fā)，但只要看到活躍區(qū)域在慢慢靠近，他們就可以發(fā)出預警說，很可能將要發(fā)生危險的太空天氣事件。

盧恩塔瑪說道：“這有點像美國的龍卷風警告——你無法確切地告知它什么時候或在什么地方發(fā)生，但你可以發(fā)出警告，可能出現(xiàn)危險天氣狀況的概率在不斷增加。”奧普根諾爾斯補充說，憑借L5探測器，再加上L1數(shù)據(jù)，科學家將能夠更長時間地跟蹤太陽黑子，這應該有助于他們最終了解是什么促成了CME的爆發(fā)以及什么時候會爆發(fā)。

自1859年CME引發(fā)了電報設備起火后，還沒有極端太空天氣事件傷及地球。2012年曾發(fā)生類似的事件，但它發(fā)生在太陽的另一面，因此沒有對地球產(chǎn)生影響。盧恩塔瑪補充說，鑒于當今的基礎設施，同等事件的影響將極為巨大。

他說：“我們很幸運，此前從未遭遇真正的大事件。但我們最終會被擊中。問題是，‘什么時候？’”

[資料來源：Nature][責任編輯：朝 云]