空間天氣，一個不能忽略的存在

劉勇

不久前，美國宇航局（NASA）確定了兩項觀測太陽活動和空間天氣的新任務(wù)，主要目的之一是研究太陽如何影響地球附近的空間天氣。

空間天氣通常是指距離地面30公里以上的空間環(huán)境。它時刻影響著該范圍的航天器和宇航員的安全。大多數(shù)普通人不了解空間天氣的重要性，但對于一些航天工程、通信導(dǎo)航的從業(yè)者來說，空間天氣預(yù)報就像吃飯用的筷子一樣不可或缺，這是因為經(jīng)常出現(xiàn)由于空間天氣引發(fā)的衛(wèi)星故障。比如，我國第一個科學(xué)衛(wèi)星計劃就是因為惡劣的空間天氣，而損壞了關(guān)鍵部件——控制衛(wèi)星姿態(tài)的CPU。美國在阿富汗戰(zhàn)爭中的一次行動也因為GPS信號受空間天氣影響，導(dǎo)致美軍直升機降落在塔利班的包圍圈里，直接引發(fā)美國在阿富汗戰(zhàn)爭的單次行動中的最大人員傷亡。

如何才能及時準確地預(yù)報空間天氣呢？這需要我們掌握空間環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)。

空間天氣主要受太陽爆發(fā)活動的影響。太陽爆發(fā)噴發(fā)出的部分物質(zhì)傳播到地球后，與地球的保護罩磁層相互作用，從而影響空間天氣。因此，預(yù)報空間天氣需要掌握太陽爆發(fā)活動發(fā)生的時間，以及太陽爆發(fā)出的物質(zhì)傳播到地球附近的速度和規(guī)模，還有磁層受影響的狀況。

只有掌握了這些數(shù)據(jù)，我們才能準確地做出判斷，從容應(yīng)對空間天氣可能帶來的影響。說得更具體一點，我們需要3類數(shù)據(jù)：太陽表面及太陽附近的遙感觀測數(shù)據(jù)，地球上游太陽風等離子體的數(shù)據(jù)，地球磁層—電離層的局地觀測數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段，我國大量的空間天氣數(shù)據(jù)主要來源于美國的空間天氣衛(wèi)星計劃。其中，太陽表面及附近的觀測來源于美國和歐洲太空局合作的SOHO衛(wèi)星計劃，地球上游太陽風的數(shù)據(jù)來源于美國的ACE衛(wèi)星計劃，磁層電離層的數(shù)據(jù)來源于一系列美國的衛(wèi)星計劃。如果美國進行封鎖，我國的空間天氣預(yù)報將會失去原材料供應(yīng)。這就相當于中興沒有了美國提供的芯片，無法正常生產(chǎn)。

值得警惕的是，在中美貿(mào)易摩擦開始之前，美國就在限制中國科研人員使用他們的空間天氣模型進行計算了。去美國訪問的相關(guān)從業(yè)人員在申請簽證時，都會被反復(fù)調(diào)查背景，很多科研人員因此錯過了參加空間天氣相關(guān)會議的時間。

為了避免進一步陷入困境，中國需要自主研發(fā)的空間天氣科學(xué)衛(wèi)星，以提供觀測數(shù)據(jù)。因此，中國科學(xué)院及時立項了先進天基太陽觀測臺（ASO—S）、太陽風—磁層相互作用全景成像衛(wèi)星（SMILE）計劃。ASO—S衛(wèi)星能提供太陽表面及太陽附近的遙感觀測，SMILE能提供地球上游太陽風的數(shù)據(jù)以及少量磁層局地觀測數(shù)據(jù)。但僅有這兩個衛(wèi)星計劃是不夠的，當下尤其需要補短板的，是對地球磁層—電離層的局地觀測數(shù)據(jù)。

今年，在中美貿(mào)易戰(zhàn)的關(guān)鍵時刻，華為亮出了鎖在保險柜多年的“備胎”芯片。這種未雨綢繆、自力更生的精神非常值得大家學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在正是中國必須完善空間天氣預(yù)報衛(wèi)星計劃的關(guān)鍵時刻，我們需要破釜沉舟的氣魄和行動力，盡早研發(fā)出中國自己的空間天氣科學(xué)衛(wèi)星。