空间天气中的四大“杀手”

正如人们的生活受到自然界的风霜雨雪影响一样，静谧的太空也有着神秘莫测的“空间天气”。“剧烈变化的空间天气状态对航天活动有着非常严重的影响，空间天气灾害可使航天器提前失效乃至陨落，通信中断，导航、跟踪失误，危害人类健康。”张效信总结了空间天气中的四大“杀手”。

资料图片：我国航天器太空对接效果图

中高层大气密度及风场：中高层大气的密度和风场会直接影响航天的轨道定位、轨道衰减速率和在轨寿命。密度增加，航天器面临的风阻将会增加10－100倍，飞船的速度就会慢下来，严重的时候会导致飞船短时间内变轨，无法在原先预定的轨道上飞行，甚至坠毁。

例如1981年，美国哥伦比亚号航天飞机首次飞行遇到大磁暴，导致轨道下降速度比预计快60%，幸好及时采取措施才幸免于难。“所以对于航天器来说，高层大气密度的预报较化学损伤（原子氧）效应更为重要。”张效信说。

电离层：从离地面60公里开始，部分大气分子被太阳电磁辐射、粒子辐射电离，形成一个由电子、正离子和负离子以及中性粒子组成的空间电离介质区域，我们称这个存在于高层大气中的电离介质区域为电离层。电离层一直延伸到大气层外缘几千公里高度的空间。电离层的电子浓度不仅有昼夜、季节的变化，而且还随着纬度和太阳活动而变化。

任何以电磁波方式传输信号的通讯系统，都会受到电离层天气变化的影响。短波通信就是靠电离层反射实现的。卫星通讯主要使用超高频(UHF)和甚高频(VHF)信号，属短波通信，这两个频段的电磁波在穿透电离层时，电离层闪烁会使信号的振幅、相位和到达角都发生随机起伏，影响通讯质量，严重时可导致通讯中断。所以，卫星发射时，如果电离层受到扰动，它将对星地通讯和卫星的定位产生极大的影响。

辐射环境：在空间天气中，由太阳活动产生的高能粒子要是发起飙来，后果将是不可估量的。“它就像炮弹一样会破坏飞行设备，影响航天器器件及对接任务。即使在没有突发性的空间天气事件发生时，低轨卫星在穿越南大西洋异常区时也会受到强烈的粒子辐射。在地球轨道上飞行的太空船每次都要定期穿过这个地带，在此区域发生的异常事件非常多，因此，南大西洋区被称为太空船飞行的危险地带。”

太空中大量的高能粒子会产生很强的辐射，对人类的危害就像核辐射对人类的危害。地球的大气层和磁层对地面上的人们可以起到足够的保护作用，但太空中的航天员则缺少这种保护屏障，面临潜在的辐射危害，因此航天员无论男女一般都挑选已婚已育的。如果航天员在空间辐射的高峰期走出航天器，就有可能因粒子的袭击而受伤甚至死亡。辐射效应会造成人体细胞、组织、乃至器官的辐射损伤，辐射损伤的严重程度与辐射剂量大小有关。为了保证航天员的安全，在空间工作的航天员有严格的辐射剂量限值。

航天活动应该尽量避开恶劣的空间天气事件，遇到恶劣空间天气事件时，应采取措施使恶劣空间天气事件的影响降到最低。这次“神九”飞行活动航天员不会出仓，因此不用担心这个问题。

空间碎片：简称残留在太空中的太空垃圾。空间碎片主要是指运载火箭箭体、废弃的航天器和因卫星老化或热应力而与主体分离的碎片。空间碎片的大小差别极大，小的只有微米量级，大的可达数十米。

如果在太空中遇到空间碎片怎么办？张效信说，“空间碎片必须提早判断，等到航天员发现碎片临近，就来不及了。对于空间碎片我们有相关的监测预警预报，为的就是避免航天器和空间碎片发生碰撞。”空间碎片在太空中的移动速度非常快，运动速度一般是8公里/秒，撞击时的动能十分巨大。张效信打了个比方，“一颗10克的空间碎片撞击航天器时，它的撞击效果就和被一辆时速为100公里的轿车撞击的效果一样，后果将是灾难性的。”

对付空间碎片，目前最有效的办法就是躲开它们。但这不是由航天员完成的，而是由地面控制。工作人员会时刻关注，一旦发现可能会撞击到航天器的碎片，迅速作出判断。“至少得提前几小时改变飞船的飞行轨道。”张效信认为，通过技术操控躲开空间碎片并不难，此次神九发射，面临的空间碎片威胁机率与以往差不多，但是由于要完成两个航天器的对接任务，如果飞行轨道发生改变，天宫和神九将会“失之交臂”。