前天,咱們本應該回家的神舟二十號飛船被太空碎片擊中,返回延遲。大家本來就已經很緊張了,這飛船受損程度咋樣?要不要太空救援?結果就在昨天,太陽又“發脾氣”了,接連爆發出強烈耀斑,引發了“地磁暴”。
那中國空間站會不會受影響?神舟二十號乘組還能快速返回地球嗎?
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太陽的“脾氣”。
咱們賴以生存的太陽,還真是個“暴脾氣”。它散發出來的溫度,其實都是靠內部核心的核聚變在穩定供能。但在它的大氣層里,卻經常局部地區能量不穩定大爆發,這就被人類稱之為太陽耀斑。
太陽耀斑是什么?你可以把它想象成為一次次的連續爆炸。太陽在幾分鐘到幾十分鐘里,把積攢的巨大能量瞬間釋放出來。
11月5日晚上19點19分,以及11月6日清晨06點07分,太陽耀斑爆發過兩次,最大強度分別是M7.4級和M8.4級。這兩次耀斑釋放的能量,相當于百萬次強火山噴發的能量。同時伴有非常明顯的日冕物質拋射。
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并且未來三天可能都有著較強的地磁活動。我國北方大部分地區有機會看到極光,黑龍江、新疆、內蒙古等地甚至有機會出現紅綠復合極光。
這兩次地磁暴的發生,對運行在500千米以下軌道的人造衛星和空間站都會有影響,當然這就包括我們的中國空間站。影響主要包括可能會造成因為大氣拖拽而造成的軌道高度下降。目前爆發耀斑的14274活動區,磁場結構最復雜,隨時可能再次爆發新的地磁暴。
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當然,科學家給太陽耀斑活動分了等級,從弱到強是A、B、C、M、X。可見這次爆發的太陽耀斑活動是僅次于X等級的第二強度M級別。而今晨發生過的M8.4級,離著X級,也就是耀斑最高等級的門檻,其實也只差一點點了。
地磁暴與它的“雙刃劍”效應。
太陽爆發耀斑,把大量高能帶電粒子拋向宇宙,這被稱為日冕物質拋射。當這波粒子砸向地球時,就會猛烈沖擊地球的磁場。
結果就是,地球的磁場被劇烈擾動,這就產生了地磁暴。
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地磁暴會帶來兩樣東西:一個是極光,在我國北方黑龍江、內蒙古等地,有機會看到極光,甚至是紅綠極光。另外一個就是麻煩,會干擾無線電通信,導航,甚至也直接影響到中國空間站,以及即將回家的神舟二十號。
軌道衰減與輻射風險。
地磁暴的太空影響,是給地球高層大氣“加熱”。
大氣受熱膨脹,會向外太空擴散,導致在約400公里高度飛行的中國空間站所在區域,空氣密度臨時變大。
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這空氣密度臨時變大可不得了。這里雖然屬于幾乎真空,但也有稀薄的空氣存在,并非絕對真空。地磁暴讓空氣密度加大,就為空間站帶來了隱患,空間站需要不定時開啟發動機提高軌道位置,來抵消阻力帶來的軌道下降。
另外,太陽耀斑時,空間站周圍的輻射水平也會升高。雖然空間站本身和航天服都有防護,但出于絕對安全的考慮,在地磁暴活躍、輻射增強的時期,航天員通常會避免進行艙外活動。
太陽耀斑的活動,可能會讓原本已經推遲的神舟二十號飛船的返回,再被推遲。因為有可能會影響到神舟二十號飛船的排查,檢測與評估。
根據預測,在未來3天時間內,極有可能再發生更大規模的太陽耀斑活動。
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萬全的應對策略。
說到這里,大家的心再次提了上來,那神舟二十號的航天員們怎么辦?神舟二十一號的航天員又怎么辦?他們才上去一個周,原計劃要駐留好幾個月呢!本來準備飛回來的,結果飛船被太空碎片撞擊了,現在又遇到了太陽耀斑活動,這怎么全都趕在一起了?
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答案是:中國航天早就做足了預案。
我們的天舟貨運飛船早就備足了推進劑。地磁暴來了,無非就是多消耗一點來維持軌道嘛!
空間站建設時候就考慮到了防輻射結構要求。如果遇到特殊情況,輻射強度超標,航天員可以立刻轉移到站內屏蔽性能更強的區域。
還有一種目前看概率極低的萬一情況,那就是快速進入神舟飛船返回艙,隨時準備啟動“緊急返回”程序,撤離回地球。
那神舟二十一號乘組能撤離,神舟二十號乘組的飛船有問題,咋辦?這就不得不提到終極備份,這可能是最讓人安心的一招了:我們永遠有備用飛船!
目前,在發射場就有一艘神舟二十二號飛船處于應急待命狀態,這意味著,哪怕空間站上的神舟二十號飛船因故無法使用(這只是極端假設),地面也能立刻發射新的飛船上去,把航天員平安接回家。
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為什么不飛高點?
那又有個新問題:既然近地軌道這么麻煩,又是太空碎片又是地磁暴,為啥不把空間站建到更高的地方,比如月球軌道去?
現實情況不允許。但理論是行得通的。
如果建設到更高的軌道上,技術難度和經濟成本會難以招架,而且穿越范艾倫輻射帶時受到的宇宙輻射就會更強,對航天員以及設備的威脅更大。可以這樣想,一個長征二號F火箭,就能把8噸多的神舟飛船送到近地軌道。那送到月球軌道上呢?就必須使用長征五號了。
在近地軌道建設空間站,是經過綜合考慮后定下的最佳平衡點:它既能開展大量微重力科學實驗,又在地球磁場的保護之下,往返運輸相對經濟便捷。
眼前的這些太空挑戰,都在我們航天工程師的精確計算和掌控之中。
讓我們繼續關注并祝福神舟二十號乘組,他們將在挑戰中,圓滿完成各項任務,最終平安凱旋!
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