世界载人航天潮 太空路上几多难

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1、“未晚先投宿，鸡鸣早看天。”《增广贤文》中收录的这联对句，高度强调天时气象对人的决定性影响，同时是古人旅行经验的集成式总结。但当出行地换作遥不可测的太空，人类唯一可以依附、凭藉的只剩自己相对无比渺小的飞行器时，他们又该在哪个时候、用怎样的方式“看天”？    人类飞天梦想古已有之，但神秘浩瀚的宇宙空间，并没有非得对人友好的道理。对被地球呵护得无微不至的人类来说，失重、超重、噪声、震动、辐射、昼夜节律改变、狭小的生活环境，无不对人的生理、心理带来巨大影响——就在人们决定向太空迈出勇敢的第一步时，他突然发现，眼前的空间竟是如此险恶；而小心谨慎的探索，一时变得如此重要。    从1992年

2、起，我国载人航天工程稳步推进，“神舟”飞船陆续升空，“嫦娥”探月工程也已正式启动。21世纪的世界载人航天活动，亦将越来越多种多样、丰富多彩。如火如荼的载人航天潮，面临哪些源自空间环境的影响和挑战？带着这个问题，记者采访了中国科学院空间科学与应用研究中心空间环境预报中心的几位资深科技人员。    宇宙空间风雨骤    空间环境通常指地面上几十公里高度以上广大的宇宙空间，但目前与人类航天活动关系最为密切的仍只是日地空间环境。专家介绍，耀斑等太阳表面活动引起高强度的空间辐射，这种辐射的增强可能表现为等离子体（粒子），也可能表现为电磁辐射（光），它们构成地球空间环境形成和扰动的基本外源。而太

3、阳表面、太阳风、磁层、电离层和热层各种瞬时或短时间内的状态改变，即是目前定义的“空间天气”。    “空间天气和地球上的天气在某种程度上来看是相同的。”空间环境预报中心刘四清研究员原来从事空间物理理论探讨，2000年起来中心加盟空间环境应用研究。她介绍，和地球上阴、晴、雨、雪、干、湿等天气一样，空间天气也有风、雨等现象。不同的是，空间天气中的“风”是高速运动的等离子体流，而不像地球上是流动的空气团；空间天气中的“雨”——例如极光——也由磁层沉降的带电粒子组成，而不是地球上云雾凝聚成的大小水滴。    现在关心空间天气的人，远没有关心一般意义上天气的人多，因为受空间天气直接影响的人毕竟

4、还很少。人类最早知道的空间天气现象，是原始人类首次看到的北极光。至于太阳风的存在，直至1958年才由美国科学家帕克最后证实，虽然很早以前人们就看到彗星尾巴总是背着太阳，猜想这大概是从太阳“吹”出来的某种物质造成。再往后，人们才进一步得知太阳活动和地磁事件能对卫星操作、导航、极地高空飞行、电力输送、长途电话通讯、短波通讯、输油管道系统、地球物理勘探特别是航天飞机及空间站活动带来重大影响。    虽然肉眼看来太空中空无一物，但在空间环境预报中心叶宗海研究员这样的空间物理学家眼中，这里除了深空中的小行星、行星及彗星等“实体”，还充满了中性气体、电离气体、等离子体、各种能量的带电粒子、种种尺

5、度的流星体和空间碎片，以及引力场、电场、磁场和各种波长的电磁辐射。至于构成地球周围空间环境、左右区域内空间天气的“要素”，则有地球表面吸收大部分太阳紫外线和X射线、保护人类免受辐射侵害的稠密的大气层；作为地球高层大气电离部分，由电子、离子和中性粒子构成，能量很低的电离层；由超音速太阳风与地球磁场相互作用形成、为太阳风所包围的由地磁场起控制作用，为人类阻挡大部分高能带电粒子的地球磁层；以及源于宇宙各星系、在星际空间高速运转的流星体，和时间性、轨道规则性更差一些的空间碎片等。    受太阳活动的影响，地球周围空间环境状态不断变化。太阳活动既有长至11年周期的变化，也有短至十几分钟的爆发过

6、程；表面平静时，太阳几乎不发射高能带电粒子，但一旦发生大的太阳爆发，高强度的高能带电粒子就充斥空间。太阳活动高低年间，300千米高度上的平均大气密度可以相差10倍，航天器因受到阻力不同，轨道变化过程和轨道寿命随之改变。突然的太阳爆发同样可能造成大气密度的急剧上升，例如1981年4月12日，美国哥伦比亚号航天飞机首次飞行即遭遇大磁暴，轨道下降速度比预计快60%，幸好携带燃料足够、采取措施及时才幸免于难。此后，美、俄、欧、日等航天组织无不投入巨资，开展空间环境的预报工作。    在各类近地空间物质中，俗称“太空垃圾”的空间碎片因具体可见、破坏性强，一直受到人们的广泛关注。这些人类空间活动

7、的废弃物，大到废弃卫星和各类航天器的金属部件，小到固体发动机点火产生的残渣和粉末，大多漂浮在距地面2万公里的空间。现在国外最先进的望远镜，可以观测到直径1厘米左右的碎片，但事实上一颗迎面而来的直径为0.5毫米的金属微粒，足以戳穿密封的飞行服，一块仅有阿司匹林药片大的残骸就能将人造卫星撞成“残废”。    专家介绍，目前可被地面观测并测定轨道的空间物体有9300多个，据估计无法被观测到的、直径大于1厘米的空间碎片数量超过11万个，大于1毫米的超过4000万个