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特大地磁暴發生!中國空間站會受影響嗎?3名航天員怎麼辦

作者:璀璨科學

在本月初,太陽表面不斷出現黑子群,太陽活動比較頻繁,在5月3日達到5月10日這幾天時間内,太陽就連續爆發了10個X級耀斑和60餘個M級耀斑,這些耀斑幾乎全部都是發生在活動區AR3663和AR3664,在本月太陽耀斑爆發的強度和頻次都是極其罕見的。

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在2024年5月8日中午,太陽曾經爆發了一個X1.0級的X射線耀斑,這次太陽耀斑爆發的區域來自日面中心附近的活動區13664,并伴随有全暈日冕物質抛射。

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當時這一個太陽耀斑爆發時釋放出大量高能帶電粒子,這些高能帶電粒子以幾百到上千公裡每秒的速度朝着地球這邊疾馳而來,當時官方提醒稱預計2-3天時間後就會到達地球,然後會引起地球出現地磁暴現象。

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根據國家空間天氣監測預警中心5月11日公布的消息,在5月10日晚到11日淩晨,地球磁場爆發了大地磁暴現象(kp=9)。當時出現大地磁暴現象時,極其絢麗的極光現象也出現了,在黑龍江漠河和新疆部分地區全都出現了絢麗的極光。對于一般人來說,地磁暴現象出現時是最直覺的現象其實就是極光了,特别是極光出現在相對較低的低緯度地區。

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平常時,極光現象偶爾也會出現,這是一種很常見的自然現象。這是因為來自太陽的高能帶電粒子高速進入到地球磁場時,地球強大的磁場就會迫使其中一部分沿着磁場線集中到南北兩極。

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當這些高能帶電粒子進入到極地地區上空的高層大氣時就會與大氣中的原子、分子碰撞,就會産生這一種極為絢麗的極光現象。是以正常情況下隻有高緯度地區的上空才會出現,例如南極、北極地區附近的上空。

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從這裡也可以看得出,極光現象的出現有3個必要的條件:磁場、大氣、高能帶電粒子,缺一不可。這也說明了在那些有磁場、大氣層的星球上面一樣會出現類似這樣極為絢麗的極光現象。之前很多探測器、望遠鏡都觀測到木星的上空也出現過各種各樣的極光,就是這一個原因。

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而在地磁暴現象爆發的情況下,太陽風穿透地球磁場的範圍就會比平常時大得多,不僅南北極地區的上空才會看到極光現象,一些中高緯度地區也可能會看到。例如這次特大地磁暴爆發時,黑龍江漠河和新疆部分地區全都出現了絢麗的極光。

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雖然來自太陽的高能帶電粒子速度很快,輻射很強,但由于有地球磁場的保護,這些高能帶電粒子沒法穿越磁場、大氣層,是以不會對我們普通人的生活造成什麼影響。大家不需要擔心。

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雖然太陽活動不會影響到普通人的生活,但是對于在近地軌道運作的航天器來說還是會有影響的,甚至曾經有一些航天器因為太陽活動而被摧毀的情況。

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現在中國空間站正在近地軌道大約400公裡的圓形軌道運作,空間站内有3名航天員,國際空間站内也有幾名外國宇航員,現在特大地磁暴現象爆發,對這些航天員會不會産生什麼影響呢?

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航天員怎麼辦?

大地磁暴現象出現時,對近地軌道運作的航天器最直接的影響可能就是影響到它們的運作軌道高度,一些軌道很低的航天器可能會是以而墜落大氣層燒毀。

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這是因為來自太陽的這些高能帶電粒子本身就具有巨大的動能,在進入地球大氣層後,會導緻大氣層高層的空氣不斷被加熱,在受熱膨脹的情況下,高層的大氣會不斷向外擴散。

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原本在衛星、探測器、飛船、空間站飛行軌道的空氣密度比較低的,但是在地磁暴現象出現後,這些航天器所在的飛行軌道空氣變多了,它們受到的空氣阻力自然也會增大,這就會讓這些航天器的飛行速度變慢。

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我們都知道,這些航天器之是以能夠在近地軌道飛行很長時間都不會掉下來,是因為它們的飛行速度很快,而在地磁暴現象出現時,它們因為空氣阻力增加而導緻飛行速度變慢了,飛行軌道高度自然也就會下降了。

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而伴随着它們的飛行軌道高度降低,這也導緻它們會面臨更大的空氣阻力,這又會進一步降低飛行速度,依次循環,漸漸地這些航天器慢慢就會墜落到大氣層,然後重返大氣層劇烈燃燒化為灰燼。

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這是沒法避免的情況,如果空間站之類的航天器不采取措施來應對,結果可能就是提前重返地球了。不過大家不需要擔心,我們的空間站肯定不會因為大地磁暴現象的出現而墜落地球大氣層的。

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因為地磁暴現象其實很常見,經常會出現大大小小的地磁暴,在2023年4月24日2點到8點,地球也曾經出現過類似的特大地磁暴現象,當時新疆克拉瑪依還出現了絢麗的極光現象。而當時那次大地磁暴現象也影響到了一些航天器的運作軌道,例如大陸氣象衛星之一風雲三号G星的軌道降低了約560米。

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雖然在距離地面大約407公裡軌道運作的風雲三号G星的軌道曾經因為特大地磁暴現象而出現軌道衰減的情況,但在設計的時候就已經考慮到了這些問題。

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因為在這個軌道空氣密度還是存在的,在太陽活動高年,衛星1天軌道高度衰減範圍可以達到600多米。自2023年10月23日起,這顆衛星就已經完成超過6個月的業務試運作工作,在5月1日正式投入業務運作。也就是說,這顆衛星其實沒有因為大地磁暴現象而被摧毀。

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至于載人的空間站,那就更不用說了,完全不需要擔心。在正常情況下,空間站組合體的飛行高度也會衰減,畢竟空間站組合體的體積比一般的衛星大得多,國際空間站長110米、寬88米,差不多和兩個足球場大小相當。

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這麼大的空間站組合體在日常運作過程中受到的空氣阻力是很大的,國際空間站每每個月軌道高度會下降2公裡左右,如果不開啟發動機以提升軌道高度,遲早會落入大氣層。是以空間站組合體啟動發動機來提升飛行軌道高度,是常态化的操作。

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我們的空間站其實也是一樣的,每隔一段時間都會啟動發動機進行飛行軌道調整,包括提升飛行軌道。這也就意味着,就算地磁暴現象出現導緻外太空空氣密度增大導緻空間站受到的空氣阻力增大,飛行高度會下降,但是對我們的空間站影響其實是非常小的,我們隻需要啟動發動機進行變軌就行,帶來的損失就是消耗了一些燃料而已。是以大家完全不需要擔心。

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除此之外,為了確定在軌飛行的航天員的安全,我們地面還會備份一艘新的載人飛船。現在神舟十八号飛船的航天員在中國空間站執行飛行任務,神舟十九号飛船就已經處于待命狀态,如果有需要,神舟十九号飛船就能發射升空去中國空間站把航天員接回來。

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