太阳黑子
总之 , 太阳活动会导致太阳风和地球空间环境产生各种变化 , 从刺眼的耀斑到让信鸽迷路的磁暴 , 从“暴脾气”的高能带电粒子流到威力惊人的“太阳海啸”——日冕物质抛射 , 这些都是航天器可能会碰到的危险因子 。
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不同波长下五彩缤纷的太阳耀斑
前段时间 , 神舟十二号乘组航天员刘伯明、汤洪波身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服 , 先后从天和核心舱节点舱成功出舱 。
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7月4日 , 实拍北京航天飞行控制中心
大屏中国空间站航天员首次出舱
舱外与舱内的环境截然不同 。 出舱后 , 航天员就进入一片“危险之地” 。
国际航空联合会将100公里的高度定义为大气层和太空的界线 , 即“卡门线” , “卡门线”之外的部分称为太空 。
太空是一个接近真空的环境 , 没有物质分子的运动 , 热量很难进行传导 , 因此空间温度极低 。 通过对宇宙微波背景辐射进行测量 , 科学家计算出太空的平均温度为-270℃左右 。
如果航天员不穿航天服就走出舱外 , 后果非常可怕 。 由于没有氧气和外部气压 , 人类在15 秒甚至更短时间内就会昏迷 , 血液和体液会“沸腾” , 组织和器官会膨胀 , 不仅会遭受极端温差带来的伤害 , 还可能受到宇宙射线、带电粒子的攻击 , 以及高速移动的微小尘埃、岩石(微流星体)或空间碎片带来的撞击 。
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空间天气对地球及卫星产生影响示意图
那么空间环境的变化对飞行器的影响又有多大呢?
影响低轨道飞行器运行安全的轨道空间环境主要是大气环境、高能辐射环境等 。 当太阳辐射突然增强或者发生地磁暴时 , 高层大气密度会迅速上升 , 导致低轨道上航天器的阻力增加 , 从而改变航天器的正常运行轨道 , 增大航天器定轨和轨道预测的误差 。
除高层大气阻力影响航天器的轨道和寿命外 , 还有这些因素也会带来破坏——
原子氧剥蚀破坏航天器材料;
出现在地球附近的微小流星体 , 以及来自各种航天器并不断积累的空间碎片等 , 会以各种方式威胁空间站的安全;
高能带电粒子的轰击 , 可导致“单粒子事件”和星载材料、器件的性能衰退 , 太阳能电池输出功率下降;
等离子体能引起航天器表面带电 , 严重时电位可高达2万伏 , 放电时的强电流可导致航天器彻底报废 , 放电发出的电磁辐射也会干扰航天器的工作;
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