之 涵/編譯

歐洲衛(wèi)星令太空天氣預(yù)測(cè)更準(zhǔn)確

之 涵/編譯

來(lái)自太陽(yáng)的日冕物質(zhì)拋射可摧毀衛(wèi)星、干擾導(dǎo)航系統(tǒng)、破壞電力網(wǎng)絡(luò)

● 探測(cè)器可對(duì)朝向地球的災(zāi)難性太陽(yáng)風(fēng)暴發(fā)出預(yù)警。

歐洲計(jì)劃發(fā)射一顆新的太空氣象衛(wèi)星，這讓人感到興奮，因?yàn)樵撔l(wèi)星將大幅提升對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴將如何影響地球的預(yù)測(cè)。

歐洲航天局(ESA)希望在2023年左右將該探測(cè)器送入太空中被稱為拉格朗日點(diǎn)(L5)的重力穩(wěn)定點(diǎn)，在那里它將提供一個(gè)針對(duì)飛向地球的帶電粒子流的獨(dú)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(yáng)風(fēng)暴能夠影響導(dǎo)航和通信衛(wèi)星，同時(shí)干擾飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)并破壞輸電系統(tǒng)。

目前的空間探測(cè)器只能夠從正面觀測(cè)來(lái)襲的太空天氣。而憑借側(cè)向觀測(cè)，科學(xué)家能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定太陽(yáng)風(fēng)暴的速度。通過(guò)在太陽(yáng)向地球旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)其表面進(jìn)行觀測(cè)，探測(cè)器能夠在太陽(yáng)黑子直接面向地球之前提供一幅有關(guān)它的“預(yù)覽圖”。其中有些太陽(yáng)黑子會(huì)造成日冕物質(zhì)拋射（參見“駐留軌道太空天氣探測(cè)器”）。

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

2016年12月，歐洲各國(guó)部長(zhǎng)在瑞士盧塞恩召開的一次會(huì)議上同意為最初的設(shè)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(wàn)至3 000萬(wàn)歐元資助。這項(xiàng)太空天氣任務(wù)將是ESA第一個(gè)旨在預(yù)測(cè)而非純科學(xué)的項(xiàng)目。ESA的行政人員將在2019年召開的下一次部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上尋求其余的資金支持。

從技術(shù)上說(shuō)，ESA尚未決定將該衛(wèi)星發(fā)送至L5還是另一個(gè)被稱為L(zhǎng)1（位于地球和太陽(yáng)之間）的重力穩(wěn)定點(diǎn)。ESA空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃成員、德國(guó)達(dá)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(gè)新的探測(cè)器至L1極有必要，但美國(guó)很可能將在2020年代初期進(jìn)行這一嘗試，這使得歐洲只能開展探索L5的項(xiàng)目。

L1點(diǎn)探測(cè)器眾多，但有些正在老化，如擁有20年歷史的ESA和美國(guó)宇航局（NASA）聯(lián)合發(fā)射的太陽(yáng)及太陽(yáng)風(fēng)層探測(cè)器(SOHO)。而其他探測(cè)器，如美國(guó)深空氣候探測(cè)器(DSCOVR)則未配備日冕儀——一種探測(cè)最危險(xiǎn)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(cè)器

曾擔(dān)任英國(guó)太空環(huán)境影響專家團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、來(lái)自英國(guó)牛津郡迪德科特拉塞福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室的邁克·哈普古德(Mike Hapgood)介紹說(shuō)，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(yáng)軌道內(nèi)，它曾經(jīng)經(jīng)過(guò)L5。STEREO衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)顯示，位于L5的常駐探測(cè)器可將CME影響時(shí)間的不確定性從10小時(shí)縮減至6小時(shí)以內(nèi)。憑借側(cè)視圖，科學(xué)家還可以看到不同的CME是否會(huì)產(chǎn)生相互作用并形成更大的沖擊波。

此外，L5點(diǎn)將預(yù)先看到很快就會(huì)朝向地球的旋轉(zhuǎn)太陽(yáng)表面，這對(duì)預(yù)測(cè)和太陽(yáng)物理學(xué)都有益處。目前，只有在等離子體進(jìn)入太空時(shí)，位于L1的探測(cè)器才會(huì)發(fā)出預(yù)警。ESA歐洲太空控制中心太空天氣團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人尤哈-佩卡·倫塔瑪(Juha-Pekka Luntama)介紹說(shuō)，由于等離子體的速度高達(dá)3 000千米/秒，這意味著只能提前15～17小時(shí)發(fā)出預(yù)警，遠(yuǎn)低于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商所說(shuō)為破壞做準(zhǔn)備所需的2～3天。

從環(huán)繞地球軌道移動(dòng)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(yáng)的旋轉(zhuǎn)表面。倫塔瑪介紹說(shuō)，盡管科學(xué)家們不能極為確定地預(yù)測(cè)太陽(yáng)黑子何時(shí)會(huì)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(yù)警說(shuō)，很可能將要發(fā)生危險(xiǎn)的太空天氣事件。

盧恩塔瑪說(shuō)道：“這有點(diǎn)像美國(guó)的龍卷風(fēng)警告——你無(wú)法確切地告知它什么時(shí)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(xiǎn)天氣狀況的概率在不斷增加?！眾W普根諾爾斯補(bǔ)充說(shuō)，憑借L5探測(cè)器，再加上L1數(shù)據(jù)，科學(xué)家將能夠更長(zhǎng)時(shí)間地跟蹤太陽(yáng)黑子，這應(yīng)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(shí)候會(huì)爆發(fā)。

自1859年CME引發(fā)了電報(bào)設(shè)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(yáng)的另一面，因此沒有對(duì)地球產(chǎn)生影響。盧恩塔瑪補(bǔ)充說(shuō)，鑒于當(dāng)今的基礎(chǔ)設(shè)施，同等事件的影響將極為巨大。

他說(shuō)：“我們很幸運(yùn)，此前從未遭遇真正的大事件。但我們最終會(huì)被擊中。問(wèn)題是，‘什么時(shí)候？’”

[資料來(lái)源：Nature][責(zé)任編輯：朝 云]