太阳风暴及对低轨道航天器的影响
发布日期:2012-07-26 字体【

  太阳风暴是指太阳上的剧烈爆发活动及其在日地空间引发的一系列强烈扰动。太阳爆发活动是指太阳大气中发生的持续时间短暂、规模巨大的能量释放现象,主要通过增强的电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云等三种形式释放。太阳爆发活动喷射的物质和能量到达地球空间后,可引起地球磁层、电离层、中高层大气等地球空间环境强烈扰动,从而影响人类活动,影响在空间轨道运行的航天器。


图:太阳风暴

  在太阳风暴期间,影响低地球轨道航天器运行的环境要素主要有两类。一是太阳风暴发生时增强的高能带电粒子流,又称为太阳质子事件。太阳质子事件是太阳风暴带来的最具破坏性的空间天气现象之一。质子事件发生时,地球周围如同遭遇了一场高能带电粒子“暴雨”的袭击,这些高能带电粒子如同高速飞行的子弹一般,能够击穿几毫米厚的金属,具有很强的破坏性。大量高能粒子的袭击有可能毁坏人造卫星,甚至威胁到太空中的宇航员的生命安全。由于地磁场的天然屏蔽作用,使得低轨道航天器相对比较安全。但是在一些特大太阳事件以及地球磁场发生强烈扰动的情况下,太阳质子事件期间还是有高能粒子能够达到低轨道。

  另一类影响要素是高层大气环境。高层大气虽然比低层大气稀薄的多,但对于高速运行的航天器而言,是主要的摄动力。高层大气的状态直接受太阳活动的影响,在太阳风暴发生时,高层大气会发生剧烈的变化,短时间内大气密度会增加数倍甚至发生数量级的变化,导致航天器受到的阻力陡增,从而影响航天器的定位、姿态,甚至使用寿命。

  太阳风暴具有11年左右的周期性。通常在太阳活动高年,太阳爆发活动较多,太阳风暴发生频次较高,强度大。相反,在太阳活动低年,太阳爆发活动少,太阳风暴发生频次第,强度相对较弱。根据国内外的预测结果,第24太阳活动峰年可能出现在2013年附近,届时又将是太阳风暴一个新的高发期。

(责任编辑:周雁
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