受太陽風暴產(chǎn)生的地磁暴影響，SpaceX發(fā)射的49顆“星鏈”衛(wèi)星中有40余顆沒能升至預(yù)定軌道，最終宣告報廢。SpaceX老板馬斯克因此的損失超6000萬美元。

太陽風暴被戲稱為太陽打“噴嚏”，這一現(xiàn)象在太陽活動高年時有發(fā)生，其產(chǎn)生的破壞力為何如此強勁?對人類的活動又會產(chǎn)生什么影響?

“搗毀”衛(wèi)星屬偶然

太陽風暴是指太陽上的劇烈爆發(fā)活動及其在日地空間引發(fā)的一系列強烈擾動，是太陽大氣中發(fā)生的持續(xù)時間短暫、規(guī)模巨大的能量釋放現(xiàn)象。

國家天文臺懷柔觀測基地主任鄧元勇接受科普時報記者采訪時表示，太空并不是完全的“真空”，其中的主要背景環(huán)境由太陽物質(zhì)外流即所謂的太陽風構(gòu)成。“如同地球上既有和風細雨也有狂風暴雨一樣，太陽風也有狂暴的時候。當太陽上有劇烈的爆發(fā)活動，如耀斑和日冕物質(zhì)拋射出現(xiàn)的時候，太陽風會受到劇烈擾動，形成太陽風暴。”

太陽風暴要通過增強的電磁輻射、高能帶電粒子流和等離子體云等三種形式釋放。太陽風暴分為A、B、C、M和X幾個不同的等級，X為最高，級別后面所帶數(shù)字越大，代表強度越高。鄧元勇表示，1月30日太陽活動區(qū)AR12936發(fā)生了M1.1級耀斑，隨后爆發(fā)了日冕物質(zhì)拋射(CME)，誘發(fā)太陽風暴，進而導(dǎo)致了本次地磁擾動事件。

地磁暴以Kp指數(shù)來表征地磁擾動的強弱，Kp指數(shù)劃分為0到9級。此次“星鏈”遭遇到的地磁暴由M1級太陽風暴引發(fā)，由此產(chǎn)生的地磁暴定級為Kp5，所屬級別都不高。Kp5級別的地磁暴平均每年發(fā)生50多天，而在太陽活動高年，一年發(fā)生會達120多天。

顯然，此次太陽只是不經(jīng)意間打了個小“噴嚏”，之所以對“星鏈”衛(wèi)星造成如此強的破壞力，實屬偶發(fā)因素。

“星鏈”衛(wèi)星是在約210公里處遭遇到地磁暴。一般而言，人造衛(wèi)星都會推到500公里甚至更高軌道，而這一批次發(fā)射的星鏈衛(wèi)星的推進策略是先用火箭將衛(wèi)星送入210公里的預(yù)定軌道，再用電推進器將衛(wèi)星送往更高處。然而衛(wèi)星停留在210公里時正好遭遇了地磁暴，只能說馬斯克有點“背”。

預(yù)防還得靠“預(yù)測”

M級的太陽風暴可能會造成航天器通信中斷，一般還不至于達到災(zāi)難性等級。鄧元勇認為，“星鏈”衛(wèi)星的事故如果能應(yīng)對得更好，是可以避免的。“當然，這也說明進一步提升空間天氣綜合業(yè)務(wù)能力的必要性。”

“星鏈”衛(wèi)星的損毀與其說是天災(zāi)，還不如說是“人為”事故，但也別就此認為太陽風暴的威力“僅此而已”。1859年的卡林頓事件，太陽風暴級別達到了X-28級。如果這一事件發(fā)生在今天，估計地球軌道上的所有衛(wèi)星將直接被掃蕩。

此外，太陽風暴帶來的日冕物質(zhì)拋射事件還會產(chǎn)生另一個更嚴重的威脅——高能帶電粒子可能會突入低層空間軌道，直接轟擊衛(wèi)星，導(dǎo)致加固不夠的衛(wèi)星芯片重置甚至擊穿，結(jié)局就是衛(wèi)星暫時失去聯(lián)系、失控甚至解體，如日本2016年2月17發(fā)射X射線觀測的“瞳”衛(wèi)星，工作不到一個月就因為高能粒子轟擊導(dǎo)致姿態(tài)控制電路失控，最終高速滾轉(zhuǎn)解體。

如果太陽風暴的級別夠強，比如達到卡林頓級別，那“遭殃”的就不只軌道上的衛(wèi)星了，它甚至能影響地面長距離輸電系統(tǒng)、通信電路等。1989年3月13日魁北克大停電就是當年3月9日的一次日冕物質(zhì)拋射所致。

科學(xué)家們正在利用基于太空的研究來了解太陽的能量，以減少對人類的影響。科學(xué)家們也在盡一切努力保護發(fā)電站免受太陽風暴的影響。一些組織正在建立電容器組，這些電容器組可以吸收和消耗多余的能量。

然而，這些解決方案都不是完美的，電容設(shè)備能將太陽風暴產(chǎn)生的多余能力從系統(tǒng)中移除，但同時也會產(chǎn)生一些意想不到的副作用。預(yù)防太陽風暴災(zāi)難性影響的最好方法是提前預(yù)測。

鄧元勇表示，目前人類對太陽風暴的預(yù)測有一定能力，除了光輻射增強很快傳播到地球以外，高能粒子到達地球至少需要數(shù)小時，等離子云則至少兩三天，所以人類還是可以做一些太陽風暴的預(yù)警預(yù)報。“事實上，此次SpaceX并不是完全沒有防備，應(yīng)該是綜合策略失當或者技術(shù)能力不足所致。”

目前，深空氣候觀測臺已經(jīng)在提供關(guān)于太陽爆發(fā)的時間和速度的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，甚至正在開發(fā)更好的預(yù)警系統(tǒng)。美國國家科學(xué)基金會也開始發(fā)布丹尼爾·伊努伊太陽望遠鏡的圖像。該望遠鏡是太陽天文學(xué)項目之一，是保護地球免受災(zāi)難性太陽耀斑影響的整體努力的一部分。

鄧元勇強調(diào)，目前人類對太陽風暴的預(yù)測還不夠準確，比如對是否產(chǎn)生、何時產(chǎn)生太陽風暴的預(yù)報能力不足。此外，監(jiān)測能力的不足導(dǎo)致對日冕物質(zhì)拋射的傳播路徑和時間無法準確預(yù)判等。“當然，我們也不必過于擔心，1989年加拿大魁北克省電網(wǎng)由于卡林頓級別太陽風暴而造成全面癱瘓只是個例。對于生活在地球上的人類而言，太陽風暴并不會影響日常生活。”(陳杰)

關(guān)鍵詞： 星鏈衛(wèi)星 太陽打“噴嚏” 深空氣候觀測臺 美國國家科學(xué)基金會