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解析“神舟十号”面对的空间天气威胁
发布日期:
2013-06-14 00:00:00
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    宇宙看似一片黑暗与虚空,实际上却也存在着复杂多变的“天气现象”,由太阳活动引发的太阳风暴等空间天气事件无时无刻不在影响着航天器的运转。对“神舟十号”而言,提前获知空间天气预报,对于其安全运行有着举足轻重的意义。

  高能带电粒子、沉降粒子、高层大气、电离层和空间碎片是影响“神舟十号”安全运行的几种空间天气要素,它们造成的有害效应包括:单粒子事件、表面和深层充电效应、总剂量效应、轨道衰变、姿态改变、定轨误差、通信异常和碎片撞击。因此,在飞船的发射和运行期间,应当对这些空间天气要素进行连续监测和预报,对可能发生的严重空间天气扰动事件做出警报,保障飞船及航天员的安全。

  

  致命子弹——高能带电粒子

  高能带电粒子通过轰击器件或人体,在其径迹上传递其能量,引起微观变化。如果高能带电粒子击中电子芯片的敏感区,则有可能改变器件中的信息,造成设备的运行异常。此外,高能带电粒子还有可能击中人体细胞的DNA,引起病变,如果这种粒子通量过大,它造成的影响类似辐射损伤,直接威胁航天员的生命安全。这种影响称为总剂量效应。

  

  沉默杀手——沉降粒子

  沉降粒子是指在卫星轨道上的中低能带电粒子。与高能带电粒子的直接轰击不同,沉降粒子“温柔”却依旧致命,它们通过在飞船表面的沉积,使得飞船表面浅层带有一定电荷。在空间天气扰动期间,电荷的积累会比较严重,飞船不同部位形成较高的电压,会导致放电现象,所形成的电脉冲可能形成伪信号,干扰电子设备的运行。另外,沉降粒子会起到导体作用,影响太阳电池帆板放电,降低电池功率,影响飞船正常供电。

  

  隐形路障——高层大气阻力

  通常人们认为,太空是真空的。其实大气层一直延伸到几百公里以上,高度越高,密度越低。在六、七百公里以下的高度,大气对于航天器都是有影响的。而“神舟十号”的运行轨道正处于这个范围以内。在这样的高度下,大气会产生一定的阻力。由于阻力作用,飞船轨道每天都会下降几米到几十米。

  在“神舟十号”运行过程中,将有多次交会对接的试验,对飞船轨道的控制和预报的精度要求非常高,而轨道上大气的阻力使得“天宫一号”和“神舟十号”的轨道不断发生变化,如果发生大的空间天气扰动,这种变动将更显著,地面控制系统将不得不对它们的轨道进行修正。如果能够针对轨道大气的改变及其可能对飞船轨道造成的影响进行预判,提前设计轨道,交会对接过程将会变得更加顺利。

  

  危险访客——空间碎片

  空间碎片也被称为空间垃圾,是废弃卫星及其他航天设施残骸的统称,这些失效的物体会长期滞留在空间中,在围绕地球的轨道上运行。它们不受控制地在空间横冲直撞,有可能闯入飞船的轨道范围,威胁着飞船和航天员的安全。

  空间碎片是一个非常庞大的群体。它们围绕着地球,以每秒10公里左右的速度飞行。即便是一次不经意的碰撞,也足以彻底毁掉与之相遇的飞船和卫星。废弃的空间站、人造卫星和火箭爆炸后的碎片,甚至是螺栓、推进器、电池板、绝缘材料、涂层片,都是空间碎片的来源。

  

  电波屏障——电离层

  “神舟十号”的测控信号是高频电磁波。电离层对于它们,就像水对于光线一样,也会形成折射。也就是说,如果在测控作业中没有考虑电离层的影响,那么,所得到的飞船的测量位置将不是飞船的真实位置,会在交会对接过程中产生不利影响。

  飞船传送数据、执行软件程序,航天员与地面联系,都离不开通信。就像前面说的那样,电离层会影响电磁波的波动和传播方向,从而导致通信不畅或中断。因此根据空间天气预报,挑选电离层活动较少的时机进行船地通信。

信息来源:网站科
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