出艙需要“察言觀色”嗎

正如科幻小說《三體》中所言，宇宙就像一座黑暗森林。航天員和飛船身處這漆黑一片的森林時很可能會遇到一些危險的“不速之客”，其中就包括空間天氣?？臻g天氣包括哪些？飛船在太空中會受到哪些空間天氣影響？航天員出艙需要看“空間天氣預報”嗎？

有報告稱，40%的航天器故障與空間天氣有關(guān)。與地球上的天氣一樣，空間天氣也有“風”“雨”等現(xiàn)象。不同的是，空間天氣中的“風”是高速運動的等離子體流，空間天氣中的“雨”是由磁層沉降的帶電粒子組成。太陽正是所有空間天氣現(xiàn)象的“始作俑者”。

太陽的外層大氣從太陽表面噴出，形成充盈整個太陽系的太陽風，地球就浸泡其間，只不過有地球磁場作為天然屏障，我們才得以生存。太陽不僅會“刮”太陽風，偶爾還會爆發(fā)太陽風暴。一次太陽風暴釋放的能量相當于10 萬至100 萬次強火山爆發(fā)，或上百億枚百噸級氫彈的爆炸效果。

總之，太陽活動會導致太陽風和地球空間環(huán)境產(chǎn)生各種變化，從刺眼的耀斑到讓信鴿迷路的磁暴，從“暴脾氣”的高能帶電粒子流到威力驚人的“太陽海嘯”——日冕物質(zhì)拋射，都是航天器可能會碰到的危險因子。

艙外與艙內(nèi)的環(huán)境截然不同。出艙后，航天員進入一片未知的危險之地。國際航空聯(lián)合會將100 千米的高度定義為大氣層和太空的界線，并將其稱為卡門線，卡門線之外的部分稱為太空。太空是一個接近真空的環(huán)境，沒有物質(zhì)分子的運動，熱量很難傳導，空間溫度極低。通過對宇宙微波背景輻射進行測量，科學家計算出太空的平均溫度為-270℃左右。

如果航天員離開艙外航天服的保護，沒有氧氣和外部氣壓，在15 秒甚至更短時間內(nèi)就會昏迷，血液和體液會“沸騰”，組織和器官會膨脹，不僅會遭受極端溫差帶來的傷害，還可能受到宇宙射線、帶電粒子的攻擊，以及高速移動的微小塵埃、巖石或空間碎片帶來的撞擊。

空間環(huán)境的變化對飛行器的影響又有多大？影響低軌道飛行器運行安全的軌道空間環(huán)境主要是大氣環(huán)境、高能輻射環(huán)境等。當太陽輻射突然增強或發(fā)生地磁暴時，高層大氣密度迅速上升，導致低軌道上航天器的阻力增加，從而改變航天器的正常運行軌道，增大航天器定軌和軌道預測的誤差。

地球周圍有一個名為“范艾倫輻射帶”的空間區(qū)域，大致分成1500～5000 千米和13 000～20 000 千米的高度范圍，在有空間天氣擾動時還會向上或向下擴張。這一區(qū)域有能量高、密度大的帶電粒子，對在其中飛行的飛行器和人類傷害很大。

為此，綜合考量發(fā)射成本、觀測需求，以及航天員的健康和飛行器、儀器設(shè)備的安全等因素，科學家一般把空間站飛行的高度設(shè)定在400千米附近。目前，仍在軌運行的國際空間站和我國正在建造的空間站均處于這一高度附近。

然而，在太陽活動爆發(fā)期，空間輻射增強，航天器及航天員都面臨嚴峻考驗。為了最大限度地減弱空間輻射，選擇合理的出艙時機尤為重要。這時，監(jiān)測空間環(huán)境變化的天氣預報必不可少，它能對太陽輻射、太陽質(zhì)子事件、地磁暴等空間環(huán)境要素進行監(jiān)測、預報和影響分析，評估空間環(huán)境變化對空間站可能帶來的威脅，協(xié)助空間站系統(tǒng)和航天員及時規(guī)避未知的空間環(huán)境中的危險。