太阳活动到底对航天活动的影响有多大?

2019年04月30日
在地球要去“流浪”的消息刷爆银河系朋友圈之后,各路星体们可是不答应了,尽管地球一再解释,“流浪”还只是个不成熟的设想,最终评论区还是在一片“胡思乱想”的声音中“沦陷”了。
无奈的地球向行星好友金星和火星寻求心理疏导,两位好友又拉上了水星,他们共同翻开了太阳大哥写的《太阳不完全使用手册》
太阳的自述
“我是你们世界的中心,在这里所有星体都围着我转,太阳系的总重我一个人就占99.8%,一切的能源,无论是上古时期存下的石油和煤炭,还是现在照射着你的光,都来自我这儿,比如地球,我只用了22亿分之一的光能,就制造了他现在所有的生态和文明。”
“你们所有星体都沐浴在由我发出的光和等离子体构成的太空环境中,现在地球管这?#21482;?#22659;叫作‘空间天气’,我本人倒是不在意这一点,不管叫什么,你们也都是沐浴在我创造的世界里。”
根据对多次航天任务的统计,地球他们发现有近半数的?#25910;?#21644;异常?#21152;?#22826;阳的三轮袭击有关。如果中国想2020年发射火星探测器并登陆火星,2022年建成自己的空间站,实现长期载人在轨驻留,就必须了解太阳活动制造的多种不良空间天气对航天活动造成的影响。
摩擦吧!飞船
宇宙中是真空环?#24120;?#21644;谁摩擦呢?原来,空间站的轨道高度一般在400千米左右,这里的大气极为稀薄,近似为真空,不过,由于飞船的速度很快,而摩擦产生的阻力恰恰与速度的平方成正比,再小的数字乘以7800的平方也将变得不容忽视。太阳活动则会进一步导致轨道大气密度的增大,从而使飞船轨道高度快速下降。2003年10月底,神舟五号轨道?#31449;?#26366;因太阳活动造成轨道高度快速下降300米,如不进行轨道高度修正,飞船就会提前坠落。
太阳活动会导?#36335;?#33337;轨道高度快速下降
我听不见!你再说一遍
航天任务的核心组成部分之一是通信。获取航天器状态、跟踪和定位航天器、接收数据和对其发出指令?#23478;?#38752;无线电通信,而太阳风暴制造的电离层扰动则是影响通信的一大杀手锏。由太阳耀斑造成的电离层突然骚扰、太阳高能?#39318;右?#36215;的极盖吸收和地磁暴中常伴的电离层暴,都会造成电离层结构和密度的不均匀,从而使得本?#20040;?#36807;的信号?#29615;?#23556;回来,或是信号强度被大幅衰减,严重时造成通信中?#31232;?/span>
直接?#19981;?/span>
太阳?#39318;?#31561;粒子虽然很小,但是在太阳活动时它们的数量会增大,而这些来自太阳的小捣蛋们就一批又一批的直接撞向航天器以及它所携带的各种设备上,构成设备的元器件的性能也随着太阳?#39318;幼不?#26102;所产生的电离作用而逐渐改变,剂量的变化直接对应电离效果总和的积累,一旦达到元器件的耐受范围就会出现失效甚至是?#25910;稀?/span>
葵花点穴手
航天设备中含有大量半导体器件,虽然都是超一流的品质,但也会受到一些以单个高能粒?#26377;?#24335;出现的攻击。对于半导体器件,一旦高能粒子累积后产生足够的电子-空穴对,形成一个电信号后,就会造成错误的逻辑状态或指令,比如做出异常机动动作,或者在不?#31859;?#20160;么的时候偏偏做了,从而造成严重后果。这种单粒?#26377;?#24212;也和太阳?#39318;?#20107;件密切相关,正所谓“葵花点穴手,命中就让你抖一抖!
太阳活动会导致航天器元器件失效甚至?#25910;?/span>
不给你充电!
航天设备上一个非常关键的能源部件就是太阳能板,它承担了绝大部分航天器在太空中运行的能源问题,一旦受损将很大地影响任务的完成度。主要由太阳?#39318;?#26500;成的高能粒子流,能够直接与器件中的原子发生碰撞,造成原?#27833;?#31163;原有的位置。太阳爆发较强活动时,这种位移出现的频率和大小都会增大,严重时会影响成像设备的正常工作,以及损毁太阳能板和电池,造成电量储备和输出功率的不足,这对载荷的工作将是致命的。
让你乱放电
太阳不断地?#22836;?#30528;等离子体,这对于在太空中的航天器来说就要不停地与这些微粒相撞,组成等离子体的带电粒子也就不客气地吸附在航天器表面了,电子带负电,相应的航天器也就带上了负电。因为结构和材料的限制,航天器各部位之间会形成电势差,这就给电子流动制造了适宜的条件,而一旦电流在航天器上肆意乱跑,就可能造成放电,甚至是烧毁器件。太阳?#22836;?#20986;的大量带电粒子在与地球南北磁极上空的大气碰撞时不仅产生了极光,还通过制造充放电效应给航天器添了不少麻烦。
内伤不显眼,后果很严重
除了表面充放电,在大量高能电子的轰击过程中,航天器的外部蒙皮和结构可能被射穿,而这些电子就直接躲进了航天器内部的绝缘部件中,并不断累积起来。在器件内部越积越多的电荷和外部充电有着类似的风险,一旦放电,就会直接打击到航天器内部,尤其是核心器件(一般都是被保护在最内部的位置),这种由内向外的放电,更容易损毁敏感部件
所以,太阳不仅仅为地球提供能量,它在影响地球的同时也给航天活动带来了诸多影响,我们应该正确认识。
来源:知识就是力量公众号
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