根據(jù)中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心發(fā)布的信息,太陽又爆發(fā)了太陽耀斑,地球可能會爆發(fā)大地磁暴現(xiàn)象。太陽活動區(qū)14100在5月31日07時45分左右開始爆發(fā)耀斑,軟X射線流量快速上升,在08時05分達到峰值M8.1級中等耀斑強度。
根據(jù)專家的預(yù)判,在6月1日到6月2日期間,地球可能會出現(xiàn)大地磁暴現(xiàn)象,如果沒有出現(xiàn)新的太陽耀斑活動爆發(fā),在6月3日可能會出現(xiàn)小地磁暴。在地磁暴現(xiàn)象的影響下,我國北部地區(qū)在6月2日左右可能會出現(xiàn)較明顯的極光現(xiàn)象,部分地區(qū)甚至可能會出現(xiàn)紅綠復(fù)合極光。
看到太陽爆發(fā)太陽耀斑、地球可能會爆發(fā)大地磁暴現(xiàn)象,可能有一些網(wǎng)友表示,太陽距離地球那么遠,為什么會影響到地球呢?太陽耀斑、地磁暴現(xiàn)象的出現(xiàn),會不會威脅到我們?nèi)祟惸兀?/p>
首先,太陽與地球的距離相當遙遠,大約為1.5億公里,雖然看起來很遙遠,但是太陽耀斑這些活動爆發(fā)時,會釋放出巨大的能量,大量高能帶電粒子以極快的速度向太陽系外擴散,可能會直接轟擊地球,對地球產(chǎn)生一些影響。不過大家不需要擔心,地球有磁場保護,所以這些來自太陽的輻射基本上會被屏蔽,我們?nèi)祟惢旧喜皇苡绊懙摹6@些高能帶電粒子來到地球附近后,會在地球磁場的影響下產(chǎn)生極光現(xiàn)象。
其次,地球爆發(fā)地磁暴現(xiàn)象對我們?nèi)祟悗缀醪淮嬖谟绊懙摹5卮疟⑻栆咭话愣贾皇菍娇蘸教臁⑼ㄐ诺雀呒夹g(shù)行業(yè)產(chǎn)生一些影響,所以大家不需要擔心,也不需要進行專門的防護。
中國空間站怎么辦?
雖然太陽耀斑、地磁暴現(xiàn)象的出現(xiàn),對生活在地面的我們沒什么影響,但是對在軌飛行的航天器來說影響還是不能忽視的。
因為太陽爆發(fā)活動時,能量巨大的高能帶電粒子可能會轟擊地球而產(chǎn)生地磁暴現(xiàn)象。高緯度地區(qū)的大氣在焦耳加熱和高能粒子沉降的作用下受熱膨脹,這一個情況會隨著大氣環(huán)流而傳遞到全球。這樣會造成高空的空氣密度變得比平常時更大,即使是在近地軌道運行的航天器也會受到更大的空氣阻力。
因為地球的空氣密度會隨著海拔高度的上升而減小,在近地軌道其實并不是真正的真空狀態(tài),還是存在稀薄的空氣。所以在近地軌道運行的航天器會面臨空氣阻力,飛行過程中會因為空氣阻力的影響而出現(xiàn)速度、高度的衰減。這就是為什么那些地軌道航天器飛行一段時間后都會墜落地球大氣層燒毀的原因,因為它們的速度越來越慢,沒法擺脫地球引力保持持續(xù)環(huán)繞地球飛行的狀態(tài)。
中國空間站、國際空間站在距離地面大約400公里的近地軌道飛行,這里一樣有空氣阻力,而且由于空間站組合體的“迎風(fēng)面”更大,所以受到的空氣阻力會比一般的航天器更大一些,速度衰減會更加明顯。在地磁暴現(xiàn)象的影響下,近地軌道的空氣密度變得比正常時更大,意味著我們的空間站受到的空氣阻力會更大,其軌道會出現(xiàn)更加明顯的衰減,這在航天上叫做大氣拖曳作用。
在此之前,很多航天器都因為地磁暴現(xiàn)象而出現(xiàn)軌道明顯衰減的情況,甚至有一些衛(wèi)星因為這一個問題提前墜落地球大氣層燒毀。那現(xiàn)在地球可能會爆發(fā)大地磁暴現(xiàn)象,我們的空間站上有3名航天員,他們怎么辦呢?
神舟二十號飛船是在4月24日發(fā)射升空的,至今才在軌飛行了1個多月時間,預(yù)計要到10月下旬才會返回地球。所以他們現(xiàn)在面對這一個地磁暴現(xiàn)象時,是不可能提前返回地面的。那他們該怎么辦?
其實大家不需要擔心。不可否認,在地磁暴現(xiàn)象的影響下,高空的空氣密度會變大,航天器受到的空氣阻力會比正常水平更高一些,但是我們的空間站不會出現(xiàn)什么問題。
因為我們的空間站會定期補給物資,每隔一段時間就會發(fā)射一艘天舟貨運飛船運輸推進劑到中國空間站,所以我們的空間站是有足夠的推進劑進行加速的。在沒有太陽活動、地磁暴現(xiàn)象時,空間站也免不了出現(xiàn)軌道衰減的情況,只是在地磁暴現(xiàn)象出現(xiàn)時軌道高度衰減會更加明顯一些。
所以,空間站每隔一段時間就會啟動發(fā)動機進行加速來提升飛行軌道高度,這是常態(tài)化的事情。只是在遇到地磁暴現(xiàn)象時軌道衰減會更加明顯,需要消耗更多的推進劑來提升軌道而已。問題不大。
至于太陽耀斑爆發(fā)時,宇宙輻射會更強一些,這也不需要擔心。我們的空間站本身就具有比較強的防輻射能力,可以降低宇宙輻射對航天員的影響。不過,如果真的發(fā)現(xiàn)輻射很強的話,航天員們會進入到屏蔽能力更強的區(qū)域來避免受到更多的宇宙輻射。如果遇到很緊急的情況航天員需要快速撤離的話,他們可以進入飛船返回艙內(nèi),一旦有需要可以快速乘坐飛船返回地球。
除了空間站自身的應(yīng)對措施外,在發(fā)射場我們還有一艘神舟二十一號飛船正在處于待命狀態(tài),具備快速發(fā)射的能力,一旦有需要,神舟二十一號飛船可以快速發(fā)射到中國空間站把航天員接回來。
可能有一些網(wǎng)友表示,既然近地軌道有空氣阻力,在地磁暴現(xiàn)象的影響下空間站組合體軌道衰減會更加明顯,為什么空間站不能飛得更高一些呢?讓它在月球軌道飛行豈不是可以避免這一個問題了?
從理論上來說是可行的,因為在月球軌道運行的話,幾乎不存在空氣阻力了,沒意外的話,這些航天器可以一直環(huán)繞月球軌道飛行下去。但是在實際使用過程中,困難遠比想象中的大得多。
第一個就是宇宙輻射的問題。在宇宙深處宇宙輻射會比在近地軌道更強一些。而且,當飛船從地球發(fā)射升空飛往月球的過程中,需要穿過一個所謂的范艾倫輻射帶,這里的宇宙輻射就很強,對航天器、航天員有潛在的威脅。
另一個就是技術(shù)問題。將飛船發(fā)射到近地軌道,只需要達到或者接近地球第一宇宙速度就可以了,對火箭的推力要求不會很高。而發(fā)射飛船到月球軌道,需要接近地球第二宇宙速度,對火箭的推力要求就很高。
以我國的火箭、飛船為例,神舟飛船大約為8噸,執(zhí)行神舟載人飛船發(fā)射任務(wù)的是長征二號F火箭,它的近地軌道運載能力大約為8.8噸。從參數(shù)來看,長征二號F火箭可以輕輕松松就將神舟載人飛船發(fā)射到近地軌道了,但是想將神舟載人飛船發(fā)射到月球軌道的話,長征二號F火箭就做不到了,需要使用到長征五號火箭。
之前發(fā)射的嫦娥五號、嫦娥六號探測器大約為8.2噸,長征五號火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道能力也就是8噸多,所以嫦娥五號、嫦娥六號任務(wù)都是長征五號火箭來完成的,我國現(xiàn)役的其他火箭都做不到。
長征五號火箭的近地軌道運載能力大約為25噸,差不多是執(zhí)行神舟載人飛船發(fā)射任務(wù)的長征二號F火箭的3倍。如果真的將空間站建在月球軌道的話,發(fā)射飛船去空間站就更難。
雖然在月球軌道建造、運營空間站比較難,但是人類也有這樣的設(shè)想。美國此前計劃在2024年之前實現(xiàn)宇航員重返月球,還要在月球軌道建造月球門戶空間站,不過這一個計劃可能要泡湯了。因為在今年5月,白宮大幅削減了NASA預(yù)算,從248億美元砍至188億美元,執(zhí)行載人重返月球計劃的太空發(fā)射系統(tǒng)SLS火箭可能會很快退役,而月球門戶空間站項目也將被終止。
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