開啟太空預(yù)報(bào)新時(shí)代

張雪松

2014年11月網(wǎng)絡(luò)上曾有傳言稱12月中旬，一場(chǎng)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(shí)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(huì)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(huì)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(huì)沖破宇宙太空中的層層阻撓，襲擊我們所居住的藍(lán)色星球，干擾電力和通信系統(tǒng)。

隨著人類步入電力社會(huì)，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(jí)太陽風(fēng)暴，劇烈變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度致使地磁儀爆表，使剛剛形成的電報(bào)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。為了應(yīng)對(duì)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(huì)受到影響。此外，太陽風(fēng)暴對(duì)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(huì)出現(xiàn)免疫力下降、情緒波動(dòng)甚至血壓升高等現(xiàn)象。與此同時(shí)，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(jī)組乘客受到過量輻射。2012年7月23日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（簡(jiǎn)稱為NASA）觀測(cè)到了150年來最強(qiáng)的太陽風(fēng)暴，幸運(yùn)的是，由于角度問題，它并沒有擊中地球。

事實(shí)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(chǎng)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(chǎng)相互作用產(chǎn)生地球磁暴，使英國(guó)、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?chǎng)視覺盛宴。不過如果太陽風(fēng)暴過強(qiáng)，對(duì)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(shí)，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(guó)在過去的二三十年間發(fā)射了先進(jìn)成分探測(cè)器、日地關(guān)系天文臺(tái)探測(cè)衛(wèi)星和太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)衛(wèi)星等多顆空間探測(cè)器，用于觀測(cè)和預(yù)報(bào)宇宙空間的活動(dòng)。太陽動(dòng)力學(xué)觀測(cè)衛(wèi)星是2011年NASA耗資8560萬美元研制的“太陽預(yù)報(bào)員”，它不僅能夠監(jiān)測(cè)太陽黑子的表征動(dòng)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(shí)間。先進(jìn)成分探測(cè)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(gè)距離差可以讓它比地球更早地探測(cè)到太陽風(fēng)暴的到來，為地球上的人們提供約1個(gè)小時(shí)的預(yù)警時(shí)間，成為航空公司、GPS終端和手機(jī)公司的寵兒。

2014年10月8日，英國(guó)氣象局宣布正式啟用首個(gè)太空天氣預(yù)報(bào)中心，該中心整合了英美兩國(guó)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(shí)3年多才建設(shè)完成。新啟用的太空天氣預(yù)報(bào)中心能夠24小時(shí)不間斷地發(fā)布動(dòng)態(tài)太空天氣預(yù)報(bào)，利用預(yù)警機(jī)制減少極端太空天氣對(duì)英國(guó)經(jīng)濟(jì)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(huì)對(duì)電網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、無線電、電磁信號(hào)以及衛(wèi)星產(chǎn)生不良影響的嚴(yán)酷現(xiàn)象，自然也被列入了重點(diǎn)監(jiān)管對(duì)象。

相比國(guó)外在空間探測(cè)技術(shù)上的快速進(jìn)展，我國(guó)同樣也不甘落后。早在2003年初，我國(guó)便提出了“夸父計(jì)劃”的構(gòu)想，試圖使用一顆位于日地拉格朗日點(diǎn)軌道和兩顆位于地球極地軌道的探測(cè)器，對(duì)地球到太陽間空間環(huán)境進(jìn)行全面的連續(xù)綜合觀測(cè)，提高空間天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性?？涓赣?jì)劃是中國(guó)繼“嫦娥計(jì)劃”后又一重要的空間探測(cè)計(jì)劃，其獨(dú)特的價(jià)值和先進(jìn)性不容小覷。2009年，中國(guó)科學(xué)院將夸父計(jì)劃列入空間科學(xué)衛(wèi)星先導(dǎo)專項(xiàng)。2010年3月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了中國(guó)科學(xué)院的專項(xiàng)申請(qǐng)。2011年，財(cái)政部撥發(fā)啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)3000萬元，支持夸父平臺(tái)、發(fā)射和有效載荷方面的技術(shù)攻關(guān)。中科院國(guó)家空間科學(xué)中心也成立夸父專項(xiàng)辦公室，專職協(xié)調(diào)管理夸父工程，預(yù)計(jì)2016年開啟夸父計(jì)劃的“逐日”之旅。作為中國(guó)人，我們期待早日看到“夸父追日”的那天！