太阳活动预警:阿耳忒弥斯2号任务面临高风险窗口

物理学
Solar warning: high-risk window for Artemis II
一位墨西哥物理学家警告称,重复出现的太阳周期可能使2026年初成为“阿耳忒弥斯2号”载人发射的高风险期,这将对宇航员安全和任务规划产生影响。专家表示,新的长期预测可以辅助、但尚不能取代实时的空间天气监测。

物理学家表示,强烈的太阳活动可能会使危险集中在 2026 年初

本周,一位墨西哥物理学家向 Starlust 表示,“强烈的太阳”条件正在形成,这将为 2026 年上半年的载人探月任务创造一个风险升高的窗口期。墨西哥国立自治大学 (UNAM) 的核物理学家 Dr Victor M. Velasco Herrera 表示,他的团队对数十年的 GOES 卫星数据进行了分析,揭示了重复出现的模式——大约 1.7 年和 7 年的振荡周期——在此期间,极大型太阳喷发(即超级耀斑)发生的概率显著增加。

Velasco Herrera 认为,这种模式并非随机的:GOES 射线档案中记录的 37 次历史性超级耀斑集中在特定的时间和日面纬度,在太阳上形成了时间和空间上的“高风险”区域。他表示,如果这些周期在今年进入叠加阶段,那么发生强耀斑或日冕物质抛射 (CME) 与 NASA 的 Artemis II 等载人任务重合的几率将会增加——这使得运营和安全决策成为关注焦点。

物理学家表示,强烈的太阳周期指向 2026 年初的风险

Velasco Herrera 的团队将其方法建立在 GOES 射线记录和极端事件的统计分析之上。他们报告了两个主要的周期性——大约 1.7 年和 7 年——这两者结合使得某些时期更有可能产生超级耀斑(X10 级以上的事件)。简而言之,太阳活动并非纯粹混乱:存在谐波,当它们对齐时,会提高发生极大型喷发的概率。

这一结论具有挑衅性,因为大多数业务化空间天气产品都专注于短期:黑子监测、磁复杂性指数和行星际成像,这些手段在耀斑或 CME 到达航天器前一两天发出警报。Velasco Herrera 的主张是,任务级别的规划可以使用一种单独的、更长周期的概率预测,以避免在风险升高期间安排载人任务出发。

熟悉空间天气科学的专家提醒,概率窗口是补充工具而非替代工具。产生特定时间特定耀斑的物理驱动因素仍取决于太阳上的局部磁场条件,因此提前数月的信号增加了几率,但并不保证事件发生。这意味着任何调整发射窗口的决定都将权衡新的预测信息与工程就绪情况、后勤以及国际承诺。

物理学家谈强烈太阳活动:对 Artemis II 的影响

Artemis II 计划成为 NASA 的 Orion 航天器在近地轨道之外的首次载人飞行测试。宇航员一旦离开磁层,就会失去偏转大部分太阳带电粒子辐射的巨大自然屏障。大型太阳粒子事件或 CME 的直接打击可能会在数小时内释放出危险剂量的电离辐射,而较小但仍有害的高能质子爆发可能会对机组人员和硬件造成医疗和电子方面的危害。

对于任务规划者来说,关键问题是提前期和缓解措施。短期警报(数十小时)让团队可以将机组人员安置在航天器屏蔽较好的部位、缩减舱外活动,或将未发射的运载工具移回安全配置。提前数月的更长期概率将允许机构考虑重新安排发射时间、加强航天器上的临时防风暴避难所,或修订轨道进入剖面以最大限度地减少暴露。

NASA 保留对 Artemis 发射决策的运营控制权,并例行整合多种空间天气情报来源。Velasco Herrera 的提议——如果得到验证——将提供额外一层的风险评估:不是绝对的否决权,而是一个可能触发先发制人措施的统计信号。在利用这种模型改变宇航员的飞行日期之前,该机构的工程师和任务主管将需要独立的核实。

物理学家谈强烈太阳活动以及耀斑如何影响任务

太阳耀斑和 CME 是不同但相关的危害。耀斑是磁能的突然释放,产生强烈的 X 射线和极紫外辐射;CME 是磁化等离子体的大规模喷发,当其撞击地球或航天器时会引发地磁暴。在耀斑或 CME 冲击期间从太阳发射的高能粒子(太阳质子事件)是宇航员面临的最直接的职业危害,因为它们可以穿透航天器和宇航服,带来生物学上的有害剂量。

对于航天器电子设备,带电粒子和 CME 产生的感应地磁电流都可能导致单粒子翻转、锁定和长期性能退化。在地面上,极大型地磁暴会在电网中产生感应电流并损坏变压器;在近地轨道,卫星可能会遭受表面充电、阻力增加或失去姿态控制。对于载人登月任务,粒子辐射和通信退化的结合将使任务的每个阶段都变得复杂。

这就是为什么实时监测——GOES 卫星、太阳成像仪、日冕仪和行星际模型——仍然至关重要。但随着航天活动和人类任务的激增,规划者也在寻求更好的概率预测,以免被迫进行代价高昂或政治敏感的最后一刻更改。

运营措施、局限性以及机构现状

航天机构和商业运营商已经使用了多层保护措施。在硬件方面,抗辐射电子设备、冗余系统和带有额外质量屏蔽的机载风暴避难所降低了急性风险。对于机组人员,任务规则包括辐射剂量限制、风暴避难程序和中止选项。来自 NOAA、NASA 和国际合作伙伴的地面监测器提供近实时警报,以便任务控制人员可以指挥保护行动。

但科学家表示,需要更多的数据和模型改进。最近一项关于极端空间天气准备工作的审查强调,虽然我们可以预测太阳活动的某些要素,但我们仍然缺乏自信预测最严重事件所需的预测分辨率和持续监测。这种差距正是促使人们研究 Velasco Herrera 团队报告的更长程信号的动力。

最终,选择推迟或接受升高的统计风险涉及技术判断、宇航员安全政策和计划成本。历史表明,机构会优先考虑机组人员的安全;出于合理的空间天气原因推迟发射虽然不受欢迎,但却是合理的。相反的选择——在可避免的高风险时期发射——可能会产生在政治和科学上产生多年回响的事件。

这对近期意味着什么

在短期内,各机构将继续依赖来自 GOES 和其他资产的基于物理的短期预测,并密切注视太阳。如果多项独立分析都认为 2026 年初的概率升高,NASA 及其合作伙伴可能会讨论是否调整 Artemis II 的时间表,或者增加保守的保护措施。在那之前,这一宣布起到了有益的作用:它提高了对太阳的关注,并提醒规划者空间环境是一种动态危害,能够而且应该影响任务时间表。

Sources

  • 墨西哥国立自治大学 (UNAM) — Dr Victor M. Velasco Herrera 关于太阳超级耀斑的研究
  • NOAA / GOES 卫星计划 — 地球静止轨道 X 射线太阳监测记录
  • NASA — Artemis 计划和业务化空间天气产品
  • 空间天气研究与预测界(空间天气建模与监测)
James Lawson

James Lawson

Investigative science and tech reporter focusing on AI, space industry and quantum breakthroughs

University College London (UCL) • United Kingdom

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Readers Questions Answered

Q 什么是阿尔忒弥斯2号(Artemis II)?为什么太阳活动会影响它的发射窗口?
A 阿尔忒弥斯2号是美国国家航空航天局(NASA)在阿尔忒弥斯计划下的首次载人任务,计划不早于2026年4月搭乘空间发射系统(SLS)火箭和猎户座(Orion)飞船发射,将四名宇航员送入为期10天的绕月飞行轨道。太阳活动可能会影响其发射窗口,因为耀斑和日冕物质抛射等剧烈的太阳事件会增加辐射水平,对地球保护性磁场之外的宇航员和航天器电子设备构成风险。
Q 剧烈的太阳活动如何影响航天器和宇航员的安全?
A 剧烈的太阳活动使航天器和宇航员暴露在高水平的辐射中,这会损坏电子设备、干扰通信,并增加机组人员患癌症或急性辐射病的风险。在深空,由于没有地球大气层和磁层的屏蔽,这些辐射会穿透航天器外壳,因此在阿尔忒弥斯2号等任务期间必须采取保护措施。
Q 为什么2026年初被描述为阿尔忒弥斯2号等载人发射的高风险时期?
A 2026年初被描述为阿尔忒弥斯2号等载人发射的高风险时期,因为它恰逢第25个太阳周期的峰值,届时包括耀斑和日冕物质抛射在内的太阳活动处于最高水平,从而提升了辐射危险。这一时间点与任务计划的2026年4月发射相吻合,增加了机组人员暴露于深空环境时的脆弱性。
Q 什么是太阳耀斑和日冕物质抛射?它们如何影响太空任务?
A 太阳耀斑是太阳表面辐射的突然喷发,而日冕物质抛射(CMEs)是太阳风和磁场的大规模爆发,可引发地磁暴。它们通过增加辐射剂量来影响太空任务,可能导致航天器故障、导航错误以及宇航员的健康风险,尤其是在地球低轨道之外。
Q 航天机构采取哪些措施来降低阿尔忒弥斯2号任务中的太阳辐射风险?
A 像NASA这样的航天机构利用SOHO和ACE等卫星监测太阳活动,以预报事件并调整发射计划或任务时间表。对于阿尔忒弥斯2号,他们利用猎户座飞船的“风暴避难所”来保护机组人员免受辐射,进行实时轨道调整,并采用冗余系统以确保航天器在高太阳风险期间的完整性。

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