較真要點:航天員們在近地軌道上以第一宇宙速度飛行,平均每90分鐘就繞地球飛一圈。因此他們眼中的白天黑夜,與地球的自轉就沒什麼聯絡。我們的天宮空間站每天要繞著地球飛行16圈,這就意味著航天員每天可以看16次日出。
這些天
抬頭注視夏夜的星河
你或許會看到一顆最亮的星星
飛過蒼穹
那就是我們中國的空間站
前不久
劉伯明、湯洪波
身著中國自主研製的
新一代“飛天”艙外航天服
先後成功出艙
開啟艙門畫面
這是繼神舟七號飛行乘組
順利完成出艙任務後
時隔13年
中國航天員再次執行出艙任務
劉伯明出艙後感嘆
“太漂亮了”
劉伯明“看到”了什麼
會有哪些神奇的觀感與體驗
這當中
是否有宇宙中的獨特“天氣”
以及藍色星球上的風雲萬千
等不及航天員的回覆
就讓我們氣象專家
先來解答吧
“看到”太空中的射線
太陽上出現的耀斑和日冕物質的拋射等劇烈活動,會給地球磁層,電離層和中高層大氣,衛星執行和安全,以及人類健康等,帶來嚴重影響和危害,我們把這種由太陽活動引起的短時間尺度的變化,稱之為空間天氣。
從長征二號F火箭點火升空,一些源於宇宙深處以及太陽照射所產生的射線就開始出現在神舟十二號載人飛船周圍。
一方是來自銀河系的高能帶電粒子,其中超過八成是質子,剩下的則是阿爾法粒子和重離子,別看它們名字各不相同,但卻都是速度很快的“狠角色”;
另一方射線源則來自太陽,伴隨著太陽日常活動的爆發,耀斑和日冕物質拋射會製造大量的高能帶電粒子。
它們在宇宙空間中高速穿梭,我們的天宮空間站所處的352×384公里的橢圓軌道上,大氣非常稀薄,這裡適合高速飛行,但也給射線來襲提供了方便。
來自太陽的帶電粒子會對空間站、衛星等產生影響。
在空間站艙體的保護下,大多數高能粒子都叮叮咚咚地被“彈開來”,但也有少部分能量特別高的粒子直接衝了進來,影響航天員的身體。
曾有國外宇航員目擊明亮閃光的事件,這就是高能粒子穿過艙體轟擊在視網膜上形成的。
根據長期的測量資料,航天員在空間站環境下駐留半年時間平均將受到100毫西弗的輻射照射,這個數值是普通人在地面每年累計承受劑量的50倍左右。
極端情況下,比如遇到極強的太陽風暴襲擊,則可能在數小時至數天的時間內就接受近1000毫西弗的輻射當量,嚴重威脅航天員的身體健康。
“看到”大氣密度在變化
天宮空間站的軌道高度在370公里左右,這裡的大氣密度非常稀薄,幾乎不會對高速飛行造成額外的阻力。
但是,這並不意味著一點兒也“看”不到它!
經過測量,我們發現這裡的大氣密度隨著太陽活動而發生週期性變化,有些年份高,有些年份低。
日冕物質拋射
在較低的時候,年平均值大約是千克/立方米,只有地面大氣密度的一千億分之一,這個值非常小但仍不可忽略,因為它足以給在軌飛行的空間站製造阻力,從而降低其飛行高度。
所以我們要不定期開啟發動機來抬升軌道高度,以防“一個不留神”掉入下方更稠密的大氣層中。
當遇到太陽“心情不好”的時候,他所產生的活動往往會改變地球周圍的空間天氣環境,比如製造地磁暴、熱層暴等事件,此時的高層大氣會在太陽風等物質的作用下被加熱,出現膨脹上升,從而帶動低層高密度大氣上移。
太陽風加速火星大氣中的帶電原子。
地磁暴期間同一軌道高度的大氣平均密度相比太陽活動平靜時要高出數倍,這會增加計劃外的空間站燃料消耗。
不過有了天舟貨運飛船的運輸保障,燃料補給不在話下。
“看到”太陽活動的高低起伏
按照任務目標,天宮空間站將在軌工作十年以上,幾乎跨越了太陽活動由低轉高再由高轉低的完整週期,這在空間天氣領域有一個專業叫法——“太陽活動周”。
根據人類對太陽活動超過四百年的連續觀測記錄,太陽平均每十一年左右就會週期性呈現活動水平的高低變化。
當前時間對應的是第25太陽活動周的開始階段,也就是活動低谷時期,太陽黑子少,黑子結構相對簡單,太陽表面爆發活動頻率低,高強度的爆發相對更少。
太陽黑子
作為中國空間站的“正式首秀”——航天員三人90天在軌停駐的第一輪“實戰”,太陽活動少是件好事,航天員可以專心完成既定任務,少分心受干擾。
但隨著任務週期的向後推進,太陽總會走出低谷,迎來一個相對集中的爆發期。
不過大家也不用過分擔心,空間天氣預報人員做了相當周密的準備,提前預判太陽活動走勢與變化,盯緊活動區的一舉一動,在太陽爆發之前釋出準確預警。
同時,提供詳細的F10。7指數逐日變化情況,這是反映空間站飛行軌道上大氣密度的關鍵引數。有了它,就能提前計劃燃料的使用,做到成竹在胸。
空間天氣預報員值班ing。
雖然有諸多危險
但也有無限奇妙
比如
對於航天員來說
他們在近地380千米左右高度的軌道上
以第一宇宙速度飛行
平均每90分鐘就繞地球飛一圈
因此
他們眼中的白天黑夜
與地球的自轉就沒什麼聯絡
而是和飛行軌道息息相關的
我們的天宮空間站
每天要繞著地球飛行16圈
這就意味著
航天員每天可以看16次日出!
而且
沒有了城市照明光汙染的影響
沒有了大氣層對光線的散射
也不用考慮大氣視寧度
太空的繁星
足以給人以極強的視覺衝擊力
無數的星體將更加清晰真切
彷彿一下子融入到太空之中
如果這時候
回過頭看看我們的藍色星球
那一定會
很美很美