空间行走不只靠胆量:航天员出舱为何要看“太空天气”?

当我们仰望夜空,常会被那无边的深邃与神秘吸引,而那些身穿宇航服、漂浮在地球轨道之外的航天员,则成了人类对宇宙探索最生动的缩影。很多人或许以为,只要技术成熟、装备完善,航天员便可随时出舱执行任务。但事实远非如此。在浩瀚宇宙中,一种看不见、摸不着却极具威胁的力量,时刻影响着出舱活动的安排与成败——那就是“太空天气”。

与地球上晴雨冷暖的常规天气不同,太空天气是指太阳活动及其产生的高能粒子、等离子体流和电磁辐射等现象对近地空间环境的影响。其核心源头是太阳活动,尤其是太阳耀斑、日冕物质抛射(CME)和高能粒子爆发(SEP)。这些现象不仅能引发地球磁暴,还可能对轨道飞行器、电力系统和导航信号造成干扰,对航天员的生命安全构成实质威胁。

2024年11月,中国神舟十七号航天员成功完成了多次太空行走任务。在每一次出舱前,地面控制中心都会密切监测太空天气情况。专家会根据太阳观测卫星的数据,评估未来几小时至几天内太阳风速、磁场强度及高能粒子水平的变化趋势。一旦发现有强烈太阳风暴或高能粒子风暴来袭的可能,出舱任务就必须延后,以避免航天员暴露在辐射密度极高的空间中。这种决策并非小题大做。高能粒子可穿透航天服甚至部分航天器屏蔽层,对人体组织特别是神经系统和DNA造成不可逆的损伤。

不仅如此,太空天气对航天器本身也有深远影响。以国际空间站为例,其轨道高度在400公里左右,这一区域并非完全“安全”。强太阳活动会加热地球高层大气,使其膨胀,导致空间站所受的空气阻力增大,进而影响轨道稳定性。这可能使原定轨道的对接、转移或出舱计划无法如期进行。航天器表面设备,诸如太阳能电池板、传感器等,也可能在强电磁扰动中发生异常。

近年来,随着人类深空探测的步伐加快,对太空天气的研究也迅速发展。美国的“帕克太阳探测器”、欧洲的“太阳轨道器”以及中国的“夸父一号”等太阳观测任务,均致力于揭示太阳活动规律、提升预报精度。例如,通过实时监测日冕物质抛射的速度与方向,科学家可以提前20至30小时预测其是否会正面撞击地球磁场,为航天任务争取出舱窗口时间。未来,随着人工智能技术融入空间气象预报系统,太空天气响应将更加高效和智能化。

不仅载人航天依赖太空天气的判断,连火星探测器的操作时间也需规避强太阳活动期。2022年,美国“毅力号”在执行火星表面钻探任务时,就因一次强太阳粒子风暴而被迫暂停传输,以保护设备和数据不被辐射干扰。同样,太空通信卫星、导航系统、地面雷达系统也可能受到太空天气的不同程度影响,其广泛性远超人们的直觉认知。

值得注意的是,虽然太空天气不可控,但人类对其理解与应对能力正不断增强。多国合作建立了“国际空间天气预警系统”,共享观测数据与预报模型。与此同时,航天员所穿的宇航服也在不断升级,从材料的屏蔽性能到通信和生理监测系统,都在增强其应对突发太空环境的能力。以中美最新的“舱外机动单元”为例,其对太阳粒子事件的耐受能力已较早期型号提高近40%,有效延长了航天员在轨活动时间。

当我们看到新闻报道中航天员在空间站外自由漂浮的画面,往往只关注壮观景象和技术成就。但每一次看似轻盈的“太空漫步”,都藏着对空间天气的严密计算、对自然力量的深刻敬畏。即便是最先进的科技,也必须在宇宙法则下低头。人类在太空的脚步才刚刚起步,太空天气提醒我们,这场星际旅程远非坦途,而安全、科学与谨慎,才是探索太空最基本的出发点。

 

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