第19章 空間城(2)(1 / 3)

環境對人類活動的影響,任何時候都不能掉以輕心,特別是在人們跨入空間城這一新領域時,為了確保安全而有效地生活和工作,空間環境必然成為重點研究對象。

未來在空間城工作的人們,會像在地球上關注天氣預報那樣重視空間環境的預報,因為這與他們的切身利益息息相關。現在不妨模擬一下現場空間環境預報的實況,比如:“在12月12日0—6時宇宙時間,有70%的可能性將要發生強度3級的太陽爆發。如果要去空間城外活動,請檢查一下輻射防護設備的狀況。在短波、超短波頻率範圍內,空間通信可能受到幹擾。正在磁場H區飛行的宇宙飛船,可能因兩天前太陽爆發的影響而帶電。在以後幾天太陽仍會繼續活動,直至下周末才會降到最低點,磁層將重新平靜下來……。”

空間環境一般是指距地麵90—65000千米(約合10個地球半徑)的“地球空間”。若從航天活動看,一般是指航天器環繞地球作軌道運動的空間範圍。影響航天活動的環境因素有:太陽電磁輻射、地球大氣、地球電離層、地球磁場以及空間粒子輻射等。實際上,空間環境因素是隨時間和空間不斷地變化,且這種變化主要與日麵上的活動相關聯。因此,預報空間環境時,首先要預報太陽的活動,可將它分為長、中期和短期預報。長期預報是指提前一年、數年、數十年乃至更長時間的預報,主要預報11年前後太陽黑子周圍的情況。中期預報是提前數天到數月的預報,其重點是未來27天太陽活動的情況。短期預報是提前數天或更短時間的預報,其核心是預報太陽耀斑及空間物理效應。

在空間城建設中,空間環境預報中心是必不可少的組成部分,這是由空間城的特殊性決定的。空間城是載人的,航天員需經常到艙外活動,去完成特定使命。而人是比較“嬌氣”的,易遭受惡劣環境的傷害,因此,為了確保人在太空中正常地生活和工作,必須對造成威脅的各種因素加以監測和預報。比如,一次特大太陽質子事件,可能使艙內活動的航天員受到幾百拉特的照射,足以導致死亡。過去的一些低劑量輻射,如銀河宇宙線對於短壽命的航天器可以忽略不計,而對長期在軌道運行的空間城,它們產生的累積效果應引起足夠的重視。同樣的一些低概率事件,如微流星撞擊,對空間城來說,亦可能構成致命的威脅。

空間環境預報中心監測和預報的空間環境參數有:高能粒子輻射環境、高能電磁輻射環境、等離子體環境、電磁波環境、微流星和空間垃圾環境、中性大氣環境、磁場環境及電場環境等。有待研究的太陽及空間環境中的科學問題很多,如了解太陽和日光層的情況,研究地球、太陽係中的行星和其他天體的磁層、電離層和大氣上層;研究各種太陽的產生及傳至地球的基本過程;了解太陽內部對日冕的影響過程,能量、動量、等離子體和磁場借助於太陽風在行星際太空上的遷移;太陽上和日光層中高能粒子的加速;將地球大氣上層作為一種流體,研究該流體的動力學、輻射特性和化學活潑性;太陽風和太陽係中除地球以外的其他天體的相互作用;磁層的一般特性等。

空間城內的空間環境預報中心,將建立一套完整的空間環境預報係統。采用X射線計、粒子探測器和磁強計,連續監測空間環境。采用光學和射電觀測設備,連續地監視太陽,提供太陽耀斑報告、日珥活動特性、活動區行為和其他太陽現象的信息。還設想在空間城外的空間裏布置3—4個太陽極地軌道器,組成空間探測網。每個太陽極地軌道器離太陽的距離與地球離太陽的距離相等,彼此在繞太陽運行的軌道上相距90度,用於拍攝太陽外貌的立體圖,監視整個太陽耀斑爆發。將所有這些信息,都實時傳輸給預報中心的計算機,經過數據處理後,能得出高能粒子的空間分布、能譜、能量強度、出現的次數和持續時間等參數。每天定期對未來的72小時的太陽和地磁活動發布日報,對大的太陽質子事件和相關的地球物理事件發布短期預報和警報,為空間城內的工作人員出城到空間活動提供準確的信息,確保人身安全。