开启太空预报新时代

张雪松

2014年11月网络上曾有传言称12月中旬，一场空前的太阳风暴将携带众多的太空灰尘和天体残片阻挡90%的阳光，让地球连续几日处在无边的黑暗当中。流言一出，一时间人心惶惶。不过，好在如今真相已明，传说中的“黑暗使者”并没有出现。那么太阳风暴到底是何方神圣，它又会给地球带来怎样的波澜，而我们又要怎样预防它带来的危害呢？

来自太阳的风暴

太阳内部剧烈的核聚变反应会在表层聚集形成大量的高速粒子流，形成太阳风暴。除太空飞行中消散一部分以外，还有少量会冲破宇宙太空中的层层阻挠，袭击我们所居住的蓝色星球，干扰电力和通信系统。

随着人类步入电力社会，太阳风暴的危害愈发凸显。1859年发生的“卡林顿事件”堪称历史记录中规模最大的超级太阳风暴，剧烈变化的磁场强度致使地磁仪爆表，使刚刚形成的电报网络陷入瘫痪。为了应对太阳风暴带电粒子流的冲击，很多通信卫星将不得不关闭，全球卫星导航系统的精度也会受到影响。此外，太阳风暴对人体健康的影响也不容小觑。有研究指出，太阳风暴大爆发期间，地面上的人类也会出现免疫力下降、情绪波动甚至血压升高等现象。与此同时，太空和高空中的航天员和飞行员也要做好防辐射准备，飞行航班也要尽量避免高空飞行，以防机组乘客受到过量辐射。2012年7月23日，美国国家航空航天局（简称为NASA）观测到了150年来最强的太阳风暴，幸运的是，由于角度问题，它并没有击中地球。

事实上，太阳风暴也并非无恶不作的魔头，它也有可能在部分地区上演一场瑰丽的极光之舞。2012年1月，太阳风暴携带大量带电粒子袭击地球，与地球磁场相互作用产生地球磁暴，使英国、加拿大和挪威等纬度较低的地区出现了旖旎的北极光，让当地人们享受了一场视觉盛宴。不过如果太阳风暴过强，对电力及通信系统造成破坏的话，恐怕人们就没有如此闲情逸致了。

太阳风暴的危害不可估量，虽然我们无法抵消或回避，但我们却可以提前准备，降低其带来的损失。例如太阳风暴来临之时，我们可以把卫星置于“安全模式”，地面电网关闭变压器，避免异常电流造成的损失。

美国在过去的二三十年间发射了先进成分探测器、日地关系天文台探测卫星和太阳动力学观测卫星等多颗空间探测器，用于观测和预报宇宙空间的活动。太阳动力学观测卫星是2011年NASA耗资8560万美元研制的“太阳预报员”，它不仅能够监测太阳黑子的表征动向，还能扎根于太阳黑子内部，找出黑子内部带电粒子爆发的根源与时间。先进成分探测器是其中和太阳风暴联系最多的一颗，它位于日地之间，距离地球150万千米，这个距离差可以让它比地球更早地探测到太阳风暴的到来，为地球上的人们提供约1个小时的预警时间，成为航空公司、GPS终端和手机公司的宠儿。

2014年10月8日，英国气象局宣布正式启用首个太空天气预报中心，该中心整合了英美两国的太空天气资源以及科学专业技术，耗资约460万英镑，历时3年多才建设完成。新启用的太空天气预报中心能够24小时不间断地发布动态太空天气预报，利用预警机制减少极端太空天气对英国经济及基础设施的影响。而太阳风暴、太阳耀斑、地磁暴等会对电网、全球定位系统、无线电、电磁信号以及卫星产生不良影响的严酷现象，自然也被列入了重点监管对象。

相比国外在空间探测技术上的快速进展，我国同样也不甘落后。早在2003年初，我国便提出了“夸父计划”的构想，试图使用一颗位于日地拉格朗日点轨道和两颗位于地球极地轨道的探测器，对地球到太阳间空间环境进行全面的连续综合观测，提高空间天气预报的准确性。夸父计划是中国继“嫦娥计划”后又一重要的空间探测计划，其独特的价值和先进性不容小觑。2009年，中国科学院将夸父计划列入空间科学卫星先导专项。2010年3月，国务院批准了中国科学院的专项申请。2011年，财政部拨发启动经费3000万元，支持夸父平台、发射和有效载荷方面的技术攻关。中科院国家空间科学中心也成立夸父专项办公室，专职协调管理夸父工程，预计2016年开启夸父计划的“逐日”之旅。作为中国人，我们期待早日看到“夸父追日”的那天！