中新網(wǎng)9月25日電 《中國氣象報(bào)》刊發(fā)中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心專家宗位國的文章，對空間天氣如何影響“神七”運(yùn)行作了詳細(xì)分析。

　　　電離層：雙向影響“神七”游太空

　　文章認(rèn)為，當(dāng)利用無線電電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)程通信、衛(wèi)星導(dǎo)航定位和測控時(shí)，頻率不同的電波信號會在不同程度上受到電離層的折射、反射及吸收。在太空中，電離層會雙向影響到“神七”的暢游。

　　首先，電離層會通過“附加延遲”和“閃爍”來影響衛(wèi)星的導(dǎo)航定位和測控等功能。衛(wèi)星超高頻導(dǎo)航定位信號在電離層中傳播時(shí)會被電離層折射，傳播路線是略有彎曲的曲線而非直線，這一曲線的長度與衛(wèi)星到觀測臺站之間的直線距離之差，即為電離層的附加延遲，電離層的附加延遲是目前GPS導(dǎo)航定位最大的誤差源。電離層閃爍是指由電離層內(nèi)不均勻體導(dǎo)致的無線電信號相位和幅度快速的起伏和抖動(dòng)，它會影響衛(wèi)星的導(dǎo)航定位，甚至導(dǎo)致信號的失鎖。

　　而在通信上，短波信號會被電離層反射，當(dāng)短波通信所用頻率超過了一定范圍，信號將穿過電離層，射向外太空，導(dǎo)致地面接收不到信號。目前處于太陽活動(dòng)低年，電離層臨界頻率很低，當(dāng)發(fā)生電離層暴時(shí)電離層臨界頻率會進(jìn)一步降低。

　　當(dāng)發(fā)生大的太陽耀斑時(shí)，電離層D區(qū)會發(fā)生異常吸收，造成頻率由低到高逐漸中斷，此時(shí)，應(yīng)使用較高的通信頻率。

　　高層大氣：不容輕視的阻力

　　文章指出，由于“神舟七號”在低地球軌道運(yùn)行，再加上飛船體積龐大，大氣阻力不可忽視。一般情況下，大氣的密度決定其阻力，盡管在飛船的軌道設(shè)計(jì)中已經(jīng)考慮了這一因素，但是高層大氣密度會因?yàn)橥话l(fā)性空間天氣事件的發(fā)生而出現(xiàn)意想不到的變化，從而影響飛船的飛行軌道，并對定軌造成影響。

　　能引起高層大氣密度變化的突發(fā)性空間天氣事件是地磁暴。地磁暴期間，飛船軌道的大氣密度會升高一個(gè)數(shù)量級以上，飛船的阻力大大增加，導(dǎo)致飛行速度放緩，飛行軌道迅速下降。2003年10月底，地磁暴就造成“神舟五號”的留軌艙軌道高度下降300米，若沒有及時(shí)進(jìn)行軌道維持，飛船會提前隕落了。

　　地磁暴的源頭可以追溯到太陽活動(dòng)。太陽上突發(fā)性的大爆發(fā)或是冕洞均會引發(fā)地磁暴。根據(jù)8月27日國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心預(yù)報(bào)的結(jié)果，9月19日前后地磁活動(dòng)可能活躍，10月2日前后可能出現(xiàn)小磁暴，其余時(shí)間地磁活動(dòng)以平靜為主，根據(jù)推算，10月初的高層大氣密度會有所增加。

　　神舟飛船飛行期間，許多實(shí)驗(yàn)需要機(jī)密定軌，因此，高層大氣監(jiān)測預(yù)報(bào)的主要任務(wù)是密切監(jiān)視軌道大氣的演化，推算軌道的動(dòng)態(tài)變化，為神舟七號的順暢運(yùn)行提供有力的保障。

　　　　空間輻射：航天員的健康“殺手”

　　文章稱，空間輻射包括X射線、紫外線以及各種高能帶電粒子，這些輻射通過大氣到達(dá)地面前已大大減弱，對人類的健康不會形成什么危害。但在“神舟七號”的飛行高度上，大氣層的防護(hù)大大減弱，空間輻射就成了航天員健康的潛在“殺手”。

　　為了保護(hù)航天員的安全，飛船的船艙已經(jīng)考慮了抗輻射能力。而航天員在艙外進(jìn)行太空行走時(shí)，必須穿著制作精良的航天服，以避免直接暴露于復(fù)雜的空間輻射環(huán)境下。

　　為了最大限度減若空間輻射，即便航天服的抗輻射能力很強(qiáng)，合理的出艙時(shí)機(jī)仍然很重要。 例如，在“神七”的飛行高度上，空間輻射強(qiáng)度并不是一成不變的——大部區(qū)域輻射通量相對較低，但南大西洋異常區(qū)空間輻射通量會大大增高。

　　顯然，通過對空間輻射環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測并配合軌道計(jì)算，就可以使航天員在空間輻射通量較低的環(huán)境下進(jìn)行艙外太空行走，從而避免航天員在南大西洋異常區(qū)進(jìn)行艙外活動(dòng)。

　　此外，在太陽活動(dòng)爆發(fā)期，空間輻射的通量將大大增強(qiáng)，在這種瞬間增加的空間輻射下，航天器以及航天員都會經(jīng)受空間輻射的考驗(yàn)。

　　在2006年12月13日的一次較大的太陽活動(dòng)爆發(fā)中，美國宇航局就曾緊急命令正在太空行走的航天員進(jìn)入空間站，以躲避空間輻射增加所可能造成的傷害。

　　　空間碎片：航天器致命的威脅

　　空間碎片，是指人類在空間活動(dòng)過程中遺留其中的廢棄物。到目前為止，數(shù)千個(gè)大型物體、數(shù)萬個(gè)中小型物體和數(shù)千億的微粒物質(zhì)被遺留在外層空間，它們除了導(dǎo)致微流星體的危害外，還在地球周圍形成了人造的空間碎片層。

　　空間碎片的撞擊會對航天器的運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重危害，多數(shù)情況下，這些危害都是致命的。而各種不同尺寸的空間碎片會對航天器的不同部分產(chǎn)生多種類型的損害：微小碎片累積效應(yīng)會改變敏感元件的性能；撞擊產(chǎn)生的等離子體會破壞航天器供電系統(tǒng)；航天器受較大空間碎片撞擊會導(dǎo)致穿孔、容器爆炸、破裂、甚至結(jié)構(gòu)解體。

　　此外，航天員在進(jìn)行艙外太空行走時(shí)，也受到空間碎片的威脅。速度為10公里/秒的0.5毫米的碎片就可以穿透標(biāo)準(zhǔn)的航天服，造成人員傷亡。

　　目前，空間碎片已對人類的航天活動(dòng)造成了一定影響——美國航天飛機(jī)平均每次飛行都要更換1.41塊舷窗；和平號空間站曾經(jīng)由于舷窗被碰壞，無法拍攝高質(zhì)量的地球表面照片；由于空間碎片的撞擊，某些衛(wèi)星的星體表面嵌入了直徑為幾毫米的殘片。

　　300公里到2000公里之間是空間碎片密度最高的區(qū)域，“神七”的飛行軌道就處于此區(qū)域。因此，監(jiān)測空間碎片是“神舟七號”飛船空間天氣保障的重要內(nèi)容。 (作者：宗位國)