航天器失控、空间站掉落，背面的“首恶”竟然是……

空间气候由太阳活动操控，太阳迸发发生的电磁波、高能粒子和高速等离子体通过行星际空间的传达抵达地球，在地球磁层、电离层和中高层大气中诱发一系列剧烈改变，进而使空间气候变得恶劣。实践上，跟着航天活动增多及其相关运用的推行遍及，空间气候这种太空中的“阴晴雨雪”，对人类社会的正常运作发生的影响正日积月累。一起，空间气候还能对电网构成损坏性影响，从而对社会工作所依靠的基础设施发生致命性的影响。

太阳高能粒子对卫星安全有巨大要挟

航天器的隐形杀手

1991年5月，上天仅半年的我国风云一号B卫星遽然开端失控翻转，在操控人员发现并采纳办法时，卫星上的推进剂早已喷完，规划寿命为1年的卫星仅过了半年便不得不提早作废。而2003年10月至11月期间，日本的对地观测卫星ADEOS-2与地上失联后作废，远在火星的火星奥德赛号勘探器上的一个科学载荷也意外停止作业，无法康复，不少其他卫星也纷繁退出正常作业状况，转入安全形式避险。而构成这一切的，则是太阳高能粒子和地球邻近的热等离子体。在空间气候状况恶劣的状况下，他们的呈现将会十分频频，对航天器安全发生要挟。

太阳高能粒子的来历首要有两个，一个是太阳上迸发的耀斑，这种太阳外表能量快速开释的现象所发生的高能粒子，往往只需求几十分钟就可以抵达地球，而炮击地球的持续时刻从几小时到几天不等。另一个则是太阳上喷射的高速等离子体团，空间气候学家们将其称为“日冕物质抛射”。在日冕物质抛射向地球传达的过程中，会推进揉捏行星际空间中阻挠它行进的等离子体，发生与它一起向前传达的行星际激波。行星际激波为高能粒子的发生供给了加速器，当行星际激波抵达地球后，就会引起地球邻近的高能粒子通量增强。一起，日冕物质抛射可以诱发地磁暴，将热等离子体注入到地球磁层体系傍边。

一次太阳耀斑事情

关于航天器上的微电子元器件来说，最为惧怕的是高能粒子中能量更高的那一部分。这些高能粒子可以穿透电子元件，构成数据过错、电路功用紊乱或计算机整机瘫痪，引发卫星的反常或毛病，乃至将卫星完全炸毁。而能量相对低一些的高能粒子，则可以在航天器内部的电路板、导线等方位发生电荷堆积，阻止航天器的正常作业。尽管热等离子体的单个粒子能量不及高能粒子，无法侵入航天器内部，但它们在航天器外表的堆积同样会引发外表充放电效应，搅扰航天器正常工作乃至构成危害。

关于在太空中作业的航天员，高能粒子也是他们生命健康的严重要挟。假如耀斑和日冕物质抛射等太阳风暴影响地球期间，航天员不依照其时的高能粒子通量水平采纳审慎的防护办法，他们就有或许遭到剂量超支的辐射。2003年10月~11月接连太阳风暴迸发期间，国际空间站的航天员们就搬运到了防护功能更好的舱段中逃避危险。

极光是太阳风暴给地球的奉送，但是激烈的极光活动也意味着电网危险的添加

空间站提早掉落的首恶

地球大气的密度跟着高度的添加而敏捷减小，在LEO轨迹几百公里的高度上现已适当淡薄。但是，关于高速运动的航天器来说，这儿的大气阻力仍然是不行忽视的。假如不自动运用发动机进行轨迹保持，航天器的轨迹就会不断衰减，轨迹高度越来越低，终究陨落。太阳耀斑发生的电磁辐射，和日冕物质抛射诱发的地磁暴对中高层大气的加热，都会使LEO轨迹上的大气密度比正常状况下有所添加，航天器在此影响下有必要进行额定的轨迹保持，不然就或许遭受意外。

美国“天空实验室”提早掉落便是这一效应最典型的事例。天空实验室是美国的第一代空间实验室。依照美国宇航局（NASA）的计划，这个1973年发射的空间站本应该作业到上世纪八十年代，与航天飞机一起展开空间实验。但是，NASA在七十年代中期对太阳活动的预告呈现了误差，又对美国国家海洋和大气管理局（NOAA）等与它平行的政府部分的正告不闻不问。在阿波罗飞船终究一次拜访天空实验室时，没有对天空实验室进行满足的轨迹保持。在益发频频的太阳风暴吹袭下，地磁暴不断发生，天空实验室轨迹上的高层大气密度增大使得其轨迹失控式的衰减。一起，美国的载人航天器正处在青黄不接的当口：航天飞机的研制测验没有完结，而阿波罗飞船现已退役，美国无法发射飞船救援天空实验室，使得其终究在1979年提早陨落。

天空实验室

此外，空间气候发生的影响，还会使得中高层大气的密度变得愈加难以猜测。关于交会对接这类需求进行轨迹精准操控的操作，在大气密度的实践值与猜测值误差较大的状况下，飞翔器的实践飞翔轨迹与猜测的轨迹就或许呈现较大误差，需求消耗更长的时刻来不断批改轨迹，才干完结对接。

卫星定位与无线电通讯的搅扰源

在间隔地上60~1000公里的区域中，存在着由带电粒子组成的电离层。无线电信号能否穿过电离层、穿过电离层时信号参数发生的改变，都与电离层的性质有关。例如，短波信号可以跨过大洲传达，运用的便是电离层对这个频段无线电信号的反射；而地上与卫星通讯时，则有必要运用可以穿透电离层的高频信号。电离层性质，首要遭到太阳活动的影响。一旦有耀斑发生，电离层的性质在耀斑发生的一起就会立刻发生改变，而日冕物质抛射吹袭地球时，引起的地磁暴同样会诱发电离层性质的改变。

地上设备在接纳斗极、GPS等卫星定位体系所发射的定位信号，并由此计算方位信息时，现已考虑了电离层在一般状况下的性质。而一旦电离层的性质由于空间气候原因发生改变，定位信号的实践改变状况就会和设备中预置状况发生差异，定位设备的定位精度就会因此下降。关于日常日子中的手机定位，由于定位精度的要求不高且可以凭借手机基台的方位进行较差定位，因此不会显着的感遭到空间气候的影响。但是，关于定向钻井等户外高精度作业和凭借GPS完成的新一代航空导航与外表下降体系来说，电离层改变因此的定位精度下降足以搅扰他们的正常作业。

2001年，搜救中美撞机事情的我方部队的无线电通讯遽然中止两个小时，给搜救作业构成了必定影响。后经专家剖析，构成这一问题的原因便是电离层因太阳风暴而发生的改变。尽管远间隔无线电传输在一般人的日常日子中现已很难接触到，但在军事和一些其他专业领域中，这种受电离层影响的通讯方法仍然是不行代替的。关于运用远间隔无线电通讯的部分来说，空间气候状况是他们有必要关怀的信息。

太阳风暴吹拂地球磁场构成的磁层

炸毁高压电网的暗地黑手

在越南战争中，美军从前施放了很多水雷，用以封闭越南的港口。1967年的一天，布置在越南防城港邻近海域中的四十颗美军水雷，遽然在没有船舶通过的状况下发生自爆，爆破发生的连环效应终究引爆了4000多颗水雷。

这些水雷的爆破并不是越南奸细的“创作”，而是源于日冕物质抛射引发的地球磁场改变。日冕物质抛射中要挟的太阳磁场，在方向合当令可以“剪断”地球磁场的磁力线，将等离子体注入到地球磁场体系中，并将地球磁场的磁力线由朝向太阳的一侧拉扯到背向太阳的一侧。在这个过程中，整个地球磁场都会发生剧烈的改变，空间气候学家们将这种现象称为“地磁暴”。美军的水雷运用船舶通过期引起的磁场改变勘探敌方船舶，一旦磁场改变的速度超越某一阈值便会将本身引爆。但是，当地磁暴发生时，水雷将地磁暴引起的磁场改变误认为是船舶通过的磁场改变，因此引爆。

运用各个波段对一次日冕物质抛射的联合观测

地磁暴对今世社会更大的要挟，在于其或许对电网发生的损坏。地磁暴引起的磁场的剧烈改变会在长间隔高压输电线中发生激烈地磁感应电流，引起电网供电不稳或完全溃散。1989年3月的地磁暴使得加拿大魁北克区域的电网瘫痪，数百万人在冰冷中度过了没有电能供给的夜晚。假如愈加激烈的太阳风暴来袭，焚毁电网大型中心变压器，电网迁就会发成长时刻的瘫痪。这是由于这些大型中心变压器多为特别定制产品，没有现成的货架备份可供替换，一旦损坏，短时刻内无法找到备件替换。电能是现代社会运作的基本条件，一旦失掉供电，整个社会的工作便会堕入阻滞。据危险评价研讨得出的定论，一次超强太阳风暴引起的大停电，将会给北美区域带来数万亿美元的巨大损失。

魁北克大停电事端中被焚毁的变压器

在美国的《国家空间气候战略与举动计划》中，美国国家科技委员会提出了“空间气候有备国家”（spaceweather-readynation）的概念，为国家层面应对空间气候的举动指明晰三个要点方向：一是要针对国家安全、疆土安全（即美国本乡安全）和商业设施与运作中简单受空间气候影响的部分，加强其本身的防护才能；二是开展及时而精确的空间气候监测与预告才能，为全社会应对空间气候事情供给要害信息与辅导；三是拟定空间气候事情后的灾后康复计划，使遭受不行抗的空间气候灾祸后，相关部分可以依照预先研讨证明过的预案和举动过程，有条有理的应对灾祸构成的危害。