马斯克哭晕！太阳风暴何以“毁了”40颗星链卫星？
人民资讯2022-02-13 10:00
本文转自：中国气象报
美国太空探索技术公司（SpaceX）于北京时间2月4日凌晨2时13分发射升空的49颗星链卫星，因受到地磁暴（geomagnetic storm）的影响，约40颗“星链”卫星无法进入轨道，“将会偏离或者已经偏离轨道。”
图为2018年2月22日，在美国加利福尼亚州范登堡空军基地，美国私企太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭发射升空。这枚火箭除将一颗西班牙卫星送入轨道外，还将该公司卫星互联网项目首批原型卫星送入太空，为搭建“星链”做准备。（新华社发，美国太空探索技术公司供图）
美国有线电视新闻网(CNN)称，目前尚不清楚为什么SpaceX公司选择在2月3日发射卫星, 因为美国太空天气预报中心曾预测可能发生地磁暴。该中心先前警告，1月29日探测到一次强烈太阳耀斑活动，抛射出的物质和能量最早可能在2月1日到达地球，引发的地磁暴可能持续到2月3日。
据路透社报道，美国哈佛-史密森尼天体物理中心天文学家乔纳森·麦克道尔9日表示，该事件是由太阳风暴造成的最大规模的卫星损失，以及首次因大气密度增加而引发的大规模卫星故障，“据我所知，这是前所未有的，” 麦克道尔说。
太阳风暴为何会这么厉害？
所谓“太阳风暴”，是指太阳活动导致的太阳上层大气射出超声速等离子体带电粒子流，它抵达地球附近后，可能引起地球磁场全球性的剧烈扰动，也就是所谓的地磁暴。
极光也源自地磁暴
此次引发大面积卫星失效的空间环境扰动过程的来源包括一次日冕物质喷发（CME）和后续的冕洞高速流，地球磁层的响应指标只有2月3日和5日的两次最小级别的地磁暴。但经过中国气象局国家空间天气监测预警中心的综合分析则显示，伴随着地磁暴过程，地球两极地区的能量注入却非常巨大，其规模超过了中等地磁暴所引起的能量注入。
国家空间天气监测预警中心首席预报员薛炳森表示：“这种能量由地磁活动中被加速的高能粒子注入两极区域，将能量传递给这里的高层大气，造成大气的加热，并向低纬扩散。底层大气受热膨胀，造成卫星轨道上的大气密度增加，使得卫星所受阻力增大。”
正在部署中的星链卫星
据称这些“星链”卫星受到的大气阻力剧增，比地磁暴之前的阻力增加了50%。利用国家空间天气监测预警中心的公开资料的分析显示，与“星链”卫星相同轨道的卫星在2月3日和5日轨道衰减是平静时段的3倍。
“正是因为没有准确预估卫星轨道受影响的严重程度，处理方式不当，才引起了卫星无法进入预定轨道的事故。”薛炳森表示。
此次太阳爆发对我国空间站、卫星有影响么？
虽然此次太阳爆发事件对Spce X的“星链”卫星影响非常严重，但是其对我国空间站和风云气象卫星影响不大。
因为其影响最大的是轨道高度300公里以下的卫星，我国空间站工作在400公里左右的轨道，所受影响不大。国家空间天气监测预警中心参加的国际民航保障结果也显示，这段时间各项指标基本正常。此外，风云气象卫星和地面监测设备也显示电离层没有产生显著的扰动。
但是，从2021年下半年开始，太阳爆发活动明显增加，不仅是发生频率，对地球的影响也明显增强了，这是太阳活动进入第25个高年的特征，今后几年，太阳爆发活动会更频繁地袭扰地球，程度也会更强。
“应对这种状况的最有效手段就是准确预报，有了风云系列气象卫星和地面手段的加持，相信预报的准确性会有很大提高。另外，此次事件也显示出我们对空间天气事件的重视程度、分析评估能力和响应的力量已经较以往加强了许多。”薛炳森表示。
监测太阳，我们有“利器”
一直以来，太阳活动预报是空间天气预报的一项重要内容。目前，在风云气象卫星上已经搭载多种监测太阳的仪器，并已经业务运行。
2021年11月2日风云三号E星太阳X-EUV成像仪观测到的耀斑爆发（图片来源：国家空间天气监测预警中心）
例如：
01
风云二号（FY-2）静止轨道气象卫星
其是我国自主研制的第一代静止气象业务卫星，目前在轨的该系列卫星都搭载有空间环境监测器，监测太阳X射线和卫星轨道上的高能粒子通量及能谱，可用于监测太阳活动和静止轨道高能带电粒子辐射环境，对太阳耀斑、太阳质子事件进行警报和现报，进而直接反映太阳活动水平。
02
风云三号（FY-3）极轨气象卫星
2021年7月成功发射的风云三号E星（黎明星）是我国第一颗实现对太阳自主观测的卫星。该卫星搭载了X射线和极紫外成像仪，可以实现从不同波长、不同温度、不同高度对太阳进行全方位立体成像观测，成为我国监测太阳的又一利器。
未来将要发射的风云四号C星也可以观测X射线和太阳紫外辐射，与FY-3E星载观测波段方面形成互补。
03
地基监测
目前我国已经在关键地点建立太阳观测台站，天-地监测太阳能力大幅度提升。
薛炳森表示：“风云三号E星所搭载的太阳成像仪完整地监测到了此次CME和冕洞结构，国家空间天气监测预警中心也准确地预测到了后续事件，同时也注意到了极区能量注入的异常。此次事件对空间天气预报人员来说是一次很好的实战演练，相信在天地一体化空间天气监测体系的支持下，我们满怀信心去应对未来的太阳爆发事件。”
——END——
中国气象报社 出品
专家顾问：中国气象局国家空间天气监测预警中心首席预报员薛炳森
作者：李慧
图片来源：国家空间天气监测预警中心、部分来源于网络
编辑：MOMO
审核：段昊书 张兴赢 冯小虎
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