開啟太空預(yù)報新時代

張雪松

2014年11月網(wǎng)絡(luò)上曾有傳言稱12月中旬，一場空前的太陽風(fēng)暴將攜帶眾多的太空灰塵和天體殘片阻擋90%的陽光，讓地球連續(xù)幾日處在無邊的黑暗當(dāng)中。流言一出，一時間人心惶惶。不過，好在如今真相已明，傳說中的“黑暗使者”并沒有出現(xiàn)。那么太陽風(fēng)暴到底是何方神圣，它又會給地球帶來怎樣的波瀾，而我們又要怎樣預(yù)防它帶來的危害呢？

來自太陽的風(fēng)暴

太陽內(nèi)部劇烈的核聚變反應(yīng)會在表層聚集形成大量的高速粒子流，形成太陽風(fēng)暴。除太空飛行中消散一部分以外，還有少量會沖破宇宙太空中的層層阻撓，襲擊我們所居住的藍色星球，干擾電力和通信系統(tǒng)。

隨著人類步入電力社會，太陽風(fēng)暴的危害愈發(fā)凸顯。1859年發(fā)生的“卡林頓事件”堪稱歷史記錄中規(guī)模最大的超級太陽風(fēng)暴，劇烈變化的磁場強度致使地磁儀爆表，使剛剛形成的電報網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。為了應(yīng)對太陽風(fēng)暴帶電粒子流的沖擊，很多通信衛(wèi)星將不得不關(guān)閉，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度也會受到影響。此外，太陽風(fēng)暴對人體健康的影響也不容小覷。有研究指出，太陽風(fēng)暴大爆發(fā)期間，地面上的人類也會出現(xiàn)免疫力下降、情緒波動甚至血壓升高等現(xiàn)象。與此同時，太空和高空中的航天員和飛行員也要做好防輻射準(zhǔn)備，飛行航班也要盡量避免高空飛行，以防機組乘客受到過量輻射。2012年7月23日，美國國家航空航天局（簡稱為NASA）觀測到了150年來最強的太陽風(fēng)暴，幸運的是，由于角度問題，它并沒有擊中地球。

事實上，太陽風(fēng)暴也并非無惡不作的魔頭，它也有可能在部分地區(qū)上演一場瑰麗的極光之舞。2012年1月，太陽風(fēng)暴攜帶大量帶電粒子襲擊地球，與地球磁場相互作用產(chǎn)生地球磁暴，使英國、加拿大和挪威等緯度較低的地區(qū)出現(xiàn)了旖旎的北極光，讓當(dāng)?shù)厝藗兿硎芰艘粓鲆曈X盛宴。不過如果太陽風(fēng)暴過強，對電力及通信系統(tǒng)造成破壞的話，恐怕人們就沒有如此閑情逸致了。

太陽風(fēng)暴的危害不可估量，雖然我們無法抵消或回避，但我們卻可以提前準(zhǔn)備，降低其帶來的損失。例如太陽風(fēng)暴來臨之時，我們可以把衛(wèi)星置于“安全模式”，地面電網(wǎng)關(guān)閉變壓器，避免異常電流造成的損失。

美國在過去的二三十年間發(fā)射了先進成分探測器、日地關(guān)系天文臺探測衛(wèi)星和太陽動力學(xué)觀測衛(wèi)星等多顆空間探測器，用于觀測和預(yù)報宇宙空間的活動。太陽動力學(xué)觀測衛(wèi)星是2011年NASA耗資8560萬美元研制的“太陽預(yù)報員”，它不僅能夠監(jiān)測太陽黑子的表征動向，還能扎根于太陽黑子內(nèi)部，找出黑子內(nèi)部帶電粒子爆發(fā)的根源與時間。先進成分探測器是其中和太陽風(fēng)暴聯(lián)系最多的一顆，它位于日地之間，距離地球150萬千米，這個距離差可以讓它比地球更早地探測到太陽風(fēng)暴的到來，為地球上的人們提供約1個小時的預(yù)警時間，成為航空公司、GPS終端和手機公司的寵兒。

2014年10月8日，英國氣象局宣布正式啟用首個太空天氣預(yù)報中心，該中心整合了英美兩國的太空天氣資源以及科學(xué)專業(yè)技術(shù)，耗資約460萬英鎊，歷時3年多才建設(shè)完成。新啟用的太空天氣預(yù)報中心能夠24小時不間斷地發(fā)布動態(tài)太空天氣預(yù)報，利用預(yù)警機制減少極端太空天氣對英國經(jīng)濟及基礎(chǔ)設(shè)施的影響。而太陽風(fēng)暴、太陽耀斑、地磁暴等會對電網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、無線電、電磁信號以及衛(wèi)星產(chǎn)生不良影響的嚴酷現(xiàn)象，自然也被列入了重點監(jiān)管對象。

相比國外在空間探測技術(shù)上的快速進展，我國同樣也不甘落后。早在2003年初，我國便提出了“夸父計劃”的構(gòu)想，試圖使用一顆位于日地拉格朗日點軌道和兩顆位于地球極地軌道的探測器，對地球到太陽間空間環(huán)境進行全面的連續(xù)綜合觀測，提高空間天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性。夸父計劃是中國繼“嫦娥計劃”后又一重要的空間探測計劃，其獨特的價值和先進性不容小覷。2009年，中國科學(xué)院將夸父計劃列入空間科學(xué)衛(wèi)星先導(dǎo)專項。2010年3月，國務(wù)院批準(zhǔn)了中國科學(xué)院的專項申請。2011年，財政部撥發(fā)啟動經(jīng)費3000萬元，支持夸父平臺、發(fā)射和有效載荷方面的技術(shù)攻關(guān)。中科院國家空間科學(xué)中心也成立夸父專項辦公室，專職協(xié)調(diào)管理夸父工程，預(yù)計2016年開啟夸父計劃的“逐日”之旅。作為中國人，我們期待早日看到“夸父追日”的那天！