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10多年來最強太陽耀斑爆發:神舟十八号已飛20天,神舟十九号待命

作者:璀璨科學

在5月份這十來天時間内,太陽耀斑等活動頻繁沖上熱搜,在太陽耀斑的影響下,5月10日夜間到5月11日淩晨,地球還爆發了特大地磁暴(kp=9)。

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當特大地磁暴現象爆發時,很多地區都出現了非常絢麗的極光現象,除此之外,在近地軌道運作的航天器也受到了一定的影響。當時美國NASA的一顆衛星就是因為軌道高度的衰減而出現了意外旋轉的情況,最後這顆衛星進入到了“安全模式”。

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因為在近地軌道還有稀薄的空氣,當大地磁暴現象爆發時會導緻大氣向外擴散,進而增大了近地軌道的空氣密度,導緻航天器在環繞地球飛行過程中面臨更大的空氣阻力。

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在這樣的情況下,航天器的飛行速度會下降,進而導緻航天器的飛行軌道出現衰減的情況。包括中國空間站和國際空間站内的很多航天器的飛行軌道都有所下降了,不過大家不需要擔心,這在預料之中,我們也有應對的方式。

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特大地磁暴現象才結束沒多久,現在又傳來關于太陽耀斑的消息。根據中國科學院空間環境研究預報中心釋出的消息,在5月15日,太陽再次爆發了3個X級的大耀斑,其中最強的一次太陽耀斑達到了X8.7級,是第25太陽活動周期最強的耀斑,達到了橙色警報級别。

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太陽耀斑的能量等級劃分為A、B、C、M、X這5個級别,所釋放能量依次增大10倍,其中X級太陽耀斑的強度是最強的,一個X級的太陽耀斑釋放出的能量幾乎相當于幾十億顆巨型氫彈同時爆炸釋放的能量。

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而在X級太陽耀斑中,X1至X9的能量也是逐級增加,以這次爆發的X8.7級太陽耀斑為例,它的能量幾乎相當于X5級太陽耀斑的1萬倍左右。

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從這些資料可以看得出,作為第25太陽活動周期最強的耀斑,這次爆發的X8.7級太陽耀斑的能量有多大,可想而知。

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前幾天爆發的一個太陽耀斑就導緻地球爆發了特大地磁暴現象,現在爆發了10多年來最強耀斑,地球會不會有危險呢?雖然這次太陽耀斑能量很強大,但是爆發時正好是處于大陸夜間,是以對大陸區域電離層影響不大。

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現在太陽活動很頻繁,太陽耀斑的爆發雖然有時候不會影響到我們上空的電離層,但是對近地軌道運作的航天器還是會存在一定的影響,因為這些航天器飛行速度很快,基本上每隔1.5小時就會環繞地球飛行一圈。

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至于航天器受到的影響有多大,其實和太陽耀斑的強度有關系的。在2003年,也就是第23太陽周峰年,太陽曾經爆發了一次達到X40+級的耀斑,當時這一次太陽耀斑爆發出的能量相當驚人,威力幾乎相當于4500億顆氫彈同時爆炸,一度造成全球性的短波通信中斷,超視距雷達和民航通訊也出現了中斷的情況,影響範圍相當大。

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現在太陽也已經處于第25個太陽周期活動高峰,今年1月到10月是太陽活動的“極大期”,在今年,太陽活動會達到這個活動周期的峰值。這也就意味着在今年接下來幾個月時間内,可能還會不斷出現各種強度的太陽耀斑活動。不過,有專家預測,今年的太陽活動預計不會比2003年更強。

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看到今年已經頻繁出現太陽耀斑,接下來一段時間内可能還會不斷出現太陽耀斑現象,這些太陽耀斑現象的爆發會影響到航天器的運作,可能有一些網友開始擔心在近地軌道運作的中國空間站。因為現在中國空間站内有3名來自神舟十八号任務的航天員,這艘飛船已經發射升空飛行了20天時間了,預計還有5個多月才會結束飛行任務傳回地球。

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如果接下來一段時間内,太陽耀斑活動還是比較頻繁的話,意味着我們的空間站、飛船之類的航天器還會不斷受到這些太陽耀斑的影響。那在軌飛行的航天器會不會因為太陽耀斑的頻繁爆發而出現軌道高度加快衰減然後再入大氣層呢?

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太陽活動為什麼會影響到航天器的運作,前文我們也提到了,大家其實不需要擔心。因為我們的空間站完全有能力應對這些問題。

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中國空間站的設計壽命長達十多年甚至更長時間,太陽活動周期大約為11年,也就是說我們早就已經預料到空間站在運作期間會不斷遇到太陽活動的情況,是以在空間站的設計、制造之初,就針對性進行了設計。

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例如,我們的空間站内有很多區域都有很好的屏蔽輻射的能力,當太陽活動頻繁爆發的情況下,我們會提前發現并且發出預警,在這期間航天員不會出艙活動。

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在有必要的情況下航天員會進入到輻射屏蔽較好的區域。在前幾天的大地磁暴現象爆發時,國際空間站内的7名宇航員就是轉移到了輻射屏蔽較好的區域。

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應對太陽活動帶來的影響,除了可以加強空間站組合體的輻射屏蔽能力外,還可以通過變軌的方式來抵消軌道衰減的問題。空間站、飛船、衛星的軌道衰減其實是正常現象,就算沒有太陽活動的影響,這些航天器的飛行高度也會不斷下降。

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前文我們已經提到近地軌道依舊存在稀薄的空氣,意味着空氣阻力是不可能忽視的。在微小的空氣阻力的作用下,長時間運作的航天器飛行速度、高度都會逐漸衰減,最後墜落大氣層。

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是以,空間站的軌道衰減問題也在預料之中,當太陽活動影響到空間站組合體的飛行高度時,我們可以啟動發動機給空間站組合體加速、提升飛行軌道高度,這樣一來就可以避免空間站墜落大氣層。

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在緊急情況下,航天員還可以直接乘坐飛船從空間站組合體傳回地球。在進入空間站時代以後,我們的載人飛船就開始采用“發一備一”的模式,在中國空間站有一艘載人飛船在執行飛行任務,在地面就會有一艘新飛船處于待命狀态。

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現在在中國空間站執行任務的是神舟十八号飛船,是以處于待命狀态的是神舟十九号飛船。如果飛船、空間站遭到了嚴重的威脅,航天員急需從空間站傳回地球,處于待命的神舟十九号飛船就會在最短的時間内發射升空,去執行救援任務。

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當然,航天器在進行變軌的過程中,需要消耗大量的燃料,這也就是為什麼那些衛星沒法頻繁變軌的原因,畢竟那些衛星攜帶的燃料是很有限的,多次變軌後就會耗盡燃料。

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而空間站的情況就不同了,變軌、升軌是空間站組合體常态化的操作,在飛船發射、返航前空間站組合體可能會進行變軌,在軌道衰減的情況下,空間站組合體也會進行變軌,在規避太空垃圾時空間站也需要變軌。是以空間站組合體長期運作過程中需要消耗大量的燃料,而這些燃料可以通過發射貨運飛船進行補給。

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天舟八号為何還不發射

關注中國載人航天的朋友會發現,在進入空間站時代前期,我們每次發射載人飛船前都會提前發射一艘天舟貨運飛船,例如在神舟十二号飛船發射升空之前,我們先發射天舟二号貨運飛船,将物資提前送上中國空間站。

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這樣的發射模式一直持續到神舟十六号任務,在神舟十六号飛船發射之前,我們也提前發射了天舟六号貨運飛船。但是在神舟十七号飛船發射時,情況就發生了變化。

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從神舟十七号飛船開始,我們就不再繼續采用先發射一艘天舟貨運飛船再發射神舟載人飛船的模式了。神舟十七号飛船在2023年12月26日發射升空,而天舟七号貨運飛船則是在2024年1月17日發射,在4月25日,神舟十八号飛船發射升空,至今仍未發射天舟八号貨運飛船。這到底是怎麼回事?

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在天舟六号出現之前,我們每年會發射2艘天舟貨運飛船給空間站組合體進行補給,但是從天舟六号貨運飛船開始,每2年發射3艘天舟貨運飛船進行補給。也就是說,每2年時間内,就減少了1艘天舟貨運飛船的發射,不過這樣的發射頻率調整并不會影響到中國空間站的正常運作,大家不需要擔心。

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因為我們對天舟貨運飛船進行了更新,天舟六号貨運飛船是改進後的貨運飛船的首艘飛船,也是天舟六号到十一号組批生産的首發貨運飛船,載貨能力比之前的天舟貨運飛船大幅度提升了。

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更新後的天舟六号貨運飛船載貨量從6.9噸提高到了7.4噸,有效的裝載容積從18.1立方米提升到22.5立方米,除了搭載航天員所需的生活物資外,還會攜帶大量燃料,這些燃料就可以給空間站用來進行軌道調整。

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經過更新的天舟六号貨運飛船、天舟七号貨運飛船搭載了更多的物資,可以支援航天員在軌飛行更長時間,是以現在神舟十八号飛船已經在軌飛行了超過半個月了,天舟八号貨運飛船還沒發射。

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雖然天舟八号貨運飛船還沒發射,但是我們的空間站的物資還是非常充足的,也有足夠的燃料給空間站進行變軌、升軌,大家不需要擔心。