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前言
北京时间1月20日凌晨,太阳活动区14341突然爆发X1.9级耀斑,这是今年全球首次出现的X级大耀斑,也是自2003年以来最强的一次太阳辐射风暴。
伴随耀斑而来的日冕物质抛射(CME)以每秒1200千米的高速奔袭地球,仅用24小时就抵达目标,从1月20日2时起,地球陷入持续地磁暴困扰,截至目前为止,这场来自太阳的“太空扰动”仍在继续。
6小时特大地磁暴
磁暴带来了意外惊喜,我国高纬度地区迎来罕见极光盛宴,1月20日凌晨黑龙江大兴安岭漠河市北极村上空,绿色与红色极光交织舞动,在冰雪覆盖的天地间勾勒出梦幻光影。
北半球极光图显示,此次极光覆盖纬度较往常更低,澳大利亚部分地区也同步观测到南极光,1月20日夜间月光干扰微弱,我国北方地区仍有机会观测到红绿复合极光,叠加冰雪季的银装素裹,观测条件堪称绝佳。
国家空间天气监测预警中心首席预报员陈安芹称,太阳活动呈11年周期,当下处于第25个周期,2024年10月左右达峰后虽渐弱,但能量释放有波动,衰减期亦可能爆发强耀斑。
此次爆发的X1.9级耀斑,为太阳耀斑最高等级,爆发区域正对着地球,伴随的全晕日冕物质抛射携裹巨量能量,触发持续强地磁扰动,其强度在有记录以来位居前列。
国家空间天气监测预警中心高级工程师韩大洋明确指出,对地面公众来说,地磁暴影响微乎其微,地磁暴引发的磁场变化极为微弱,不会威胁人体健康,公众无需进行专门防护。
唯一受影响的是部分动物,比如依赖地磁导航的信鸽,专家建议地磁暴期间避免司放,防止其迷失方向,但对近地轨道航天器来说,这场磁暴堪称“致命考验”,美国星链卫星的批量坠落就是最直观的案例。
数据显示,星链卫星自2019年开始部署,设计寿命约5年,可2020年就出现首批坠落,且数量逐年递增,累计已有上千颗星链卫星提前陨落,平均每15颗就有1颗提前“退役”,罪魁祸首正是频繁爆发的太阳活动。
航天员怎样应对
核心缘由是大气膨胀致使阻力激增,太阳活动爆发释放巨量能量,被地球高层大气吸纳,使大气受热朝外太空扩散,进而造成近地轨道空气密度显著上升。
星链卫星多运行在低轨道,空气阻力骤增后速度快速衰减,轨道高度持续下降,最终无法维持在轨状态,提前坠入大气层烧毁。
理论而言,这种影响于体积更为庞大的中国空间站而言会更显著,空间站在约四百公里的近地轨道运行,“迎风面”更为广阔,所受空气阻力也远甚于普通卫星。
当前三名航天员正于中国空间站执行任务,有人担忧空间站会重蹈星链卫星覆辙,答案显然是否定的,我国为空间站配备了完备的“轨道维持系统”,足以从容应对地磁暴挑战。
空间站搭载了霍尔推进器与化学推进系统,地面监测团队会实时追踪轨道高度变化,当高度下降到临界值时,便启动发动机加速,精准抬升轨道,抵消空气阻力的影响。
同时天舟货运飞船会定期为空间站补给推进剂,确保变轨所需燃料充足,这也是空间站能长期稳定运行十几年的关键。
除了轨道维持,辐射防护与应急预警也层层到位,空间站舱壁采用聚乙烯与铝镁合金复合屏蔽材料,可阻挡90%以上的高能粒子辐射。
当地磁暴引发强辐射威胁时,航天员会进入核心舱辐射安全区,借助设备布局与水储备进一步增强屏蔽效果,将辐射剂量降低50%以上。
此外我国通过风云三号E星、羲和号卫星及日地L1点的“哨兵”卫星,构建起全方位监测网络,提前12-48小时发布太阳活动预警,航天员会暂停舱外活动,关闭非必要电子设备,规避系统故障风险。
神舟二十号顺利返回
值得一提的是,就在此次耀斑爆发前一天,神舟二十号飞船已顺利完成返航任务,这艘去年4月24日发射的飞船,原计划11月5日返回。
因返回舱舷窗玻璃疑似被空间微小颗粒撞击受损,推迟至1月19日在东风着陆场安全着陆,在轨飞行时长达到270天。
受舷窗受损影响,飞船未搭载航天员,仅满载货物返航,带回了一套约130公斤的舱外航天服,全程未出现安全问题。
或许有人会问,飞船为何非要用看似脆弱的玻璃做舷窗,其实舷窗是飞船不可或缺的关键部件,并非普通玻璃,而是采用高强度石英玻璃制成,兼具透光性与抗冲击性。
在发射逃逸、返航着陆等关键阶段,航天员需凭借舷窗洞察外界环境,以判明安全风险,舷窗功能独特且至关重要,其作用是任何坚硬金属材料都无法替代的。
地磁暴带来的影响不止于航天器,中国气象局提示,此次磁暴会干扰电离层环境,导致我国大部分地区短波通信、导航定位精度下降,手机与卫星电视信号质量可能受轻微影响,但对日常使用无明显干扰。
强地磁暴可能增加输电线路电流负荷,极端情况下或损坏变压器引发停电,相关部门已加强电网监测,做好应急准备,展望未来三天,中国气象局预测太阳活动水平维持中等,仍有可能爆发M级以上耀斑。
受冕洞和日冕物质抛射共同影响,1月21日可能出现小地磁暴,22日地磁活动趋于平静到活跃,电离层扰动仍可能持续,监测预警中心会持续追踪太阳动态,及时更新预警信息。
结语
这场太阳风暴,既是大自然馈赠的极光美景,也是对人类航天技术的实战检验,星链卫星的批量坠落与中国空间站的稳定运行形成鲜明对比,背后是航天防护体系的差距。
随着第25个太阳活动周期的持续推进,强太阳活动仍可能出现,但我国完善的监测、预警与防护机制,正为航天员在轨安全和航天事业发展筑牢安全屏障。
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