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子午工程二期的圆环阵太阳射电成像千里镜。新华社发

5月11日，我国新疆阿勒泰等地天际中出现了娟秀的极光。拿起极光，众人并不生疏。它是太阳爆刊行动产生的高能粒子与地球大气邂逅后产生的光学气象，表征着地球大气外环境参数的剧烈变化。

在陆地、海洋和大气环境除外，还存在着与东说念主类糊口发展息息关连的第四环境——空间环境。地球名义20～30千米以上至太阳名义的无边空间中，带电粒子、磁场、电场等环境与咱们熟知的大气环境一龙一猪，这个空间中的物资景象和变化就被称为空间环境。

广大情况下，空间环境处于较为稳健的景象，瞬时发生的太阳行动却时常会引起空间环境的剧烈变化。空间环境的变化会影响大地和空间技能系统的运行和可靠性，以致会对航天行动如空间站运行、导航定位等系统责任变成毁伤。科学家把这种短时候圭臬空间的景象或事件称为空间天气（SpaceWeather）。

空间天气影响泛泛

空间天气不错说是来自天际的“风雨雷电”。

咱们熟知的太阳在向地球运送光和热的同期，还束缚将大王人带电粒子吹向天际，这等于“太阳风”。地球时常刻刻沐浴在这些带电粒子中，但并不王人是“如沐春风”。太阳风和地球上的风同样，有微风也有飓风。太阳出现爆刊行动时，大王人的带电粒子以卓越1000千米/小时的速率冲向地球，引起近地空间环境的剧烈扰动。地球磁场像雨伞同样不错顽抗大部分来自太阳的高速带电粒子，但也有部分会被地球磁场拿获或从两极地磁闲暇进入地球大气，形成高能粒子构成的“雨滴”。这些“雨滴”对在轨航天器的软硬件系统有纰谬影响。此外，太阳行动也会激励地球电流体系和磁场的扰动，对短波通讯、输电收集等变成一定影响，还会在高纬度地区产生极光等气象。这些王人是空间天气中的“雷电”气象。

1967年5月，好意思国部署在北半球高纬地区用来监视来袭导弹的雷达斯须失灵，用于通讯的雷达也一说念中断。好意思军进入高度提神景象，误觉得是外敌要紧，空军升空多批次飞机准备还击。就在此时，空间天气预告员实时通报，是太阳爆发开释的众多能量骚扰了雷达和通讯，幸免了一场可能发生的冲突。

2003年10月底至11月初，太阳发生了一系列热烈的爆刊行动，变成空间环境的众多扰动。受此影响，全球约半数卫星出现故障，日本先进地球不雅测卫星-2澈底失效；全球范围内的通讯受到骚扰，海事垂危呼唤系统瘫痪，珠峰探险队通讯中断；全球定位系统精度裁减；瑞典5万东说念主的电力供应中断。

2022年2月4日，好意思国天际搜索技能公司向低地球轨说念辐照了49颗星链通讯卫星。由于受到地磁暴的严重影响，星链团队被动将卫星切换成安全飞行风物。但49颗星链卫星中有多达38颗没能退出安全风物，最终赔本严重。

这些事件的泉源王人指向了空间天气。实践上，紧要空间灾害性天气事件常常发生。据统计，近20年来，每年王人会有1到2颗卫星因为灾害性空间天气导致部分功能失效或澈底失效；40％的航天故障（轨说念、姿态、击穿电路、扯后腿提醒等）与日地空间环境中的灾变联系。值得矜重的是，跟着东说念主类科技的高出和向天际探索步调的延迟，空间天气灾害对东说念主类行动的影响将越发权贵。因此，对空间天气的监测、预警、预告逐步成为列国发展的纰谬目的。

空间环境探伤之旅

东说念主类进入天际之前，空间环境探伤的目的主淌若高层大气、电离层、地球磁场散播等。1958年1月31日，首颗空间科学卫星探索者一号辐照，东说念主类初度发现地球周围存在高能辐射带——范·艾伦辐射带。这成为空间环境探伤开启的纰谬瑰丽。

东说念主类探索六合初期，空间环境探伤主要有计划航天器在飞行位置处的空间物理气象，如带电粒子、中性粒子、电磁场散播偏激变化规则。这一阶段的有计划创新了东说念主类对地球磁场空间（地球磁层）电磁场和粒子散播的阻滞。

跟着科学的高出，科学家运行专揽航天器平台开展空间不雅测。收成于摒除地球大气骚扰的近距离构兵，空间环境探伤技能有计划和考据也束缚获取粉碎。

好意思国事最早运行对空间环境进行探索、开采和专揽的国度。其在空间天气的监测、有计划、预告、风险藏匿与危害守护方面参加十分可不雅的东说念主力财力。近十几年来，好意思国更是缓缓将空间天气擢升为国度政策。

2015年，白宫庄重发布《国度空间天气政策和行动策动》，从国度层面来全面豪放顶点太阳风暴所带来的威迫。2019年3月，白宫发布了更正版《国度空间天气政策和行动策动》。2019年12月，好意思国庄重缔造天军，将日地空间视为纰谬作战空间、关系空天安全——制“天”权的纰谬构成部分。好意思国先后牵头研制了ACE卫星、WIND卫星、STEREO卫星等空间环境探伤器，有劲鼓励了对太阳行动偏激对地球影响的阻滞。

欧洲航天局在空间天气有计划方面也有不少行为。20世纪90年代，在线欧洲航天局与好意思国和洽研制了着名的太阳与日光层不雅测卫星，为太阳大气特征有计划提供了细致的不雅测数据。同期，他们还牵头研制了终点用于太阳风不雅测的尤利西斯探伤器，其长达二十年的不雅测数据为太阳风融会和空间天气预告打下了基础。

此外，除了好意思国、欧洲外，日本、韩国、巴西等国度也开展了空间天气方面的有计划与预告。海外上，“海外空间天气策动和洽组”“海外空间天气监测策动”等机构兴起。

我国空间环境探伤束缚发展，获取了众多的高出和配置。据报说念，1970年我国得手辐照东说念主造卫星后，接踵开展了一系列空间环境参数探伤。1976年，中国科学院部署了“两星一站”任务（天文卫星、遥感卫星和遥感卫星大地站），包括用于太阳监测的软X射线千里镜。1999年，我国科技部等10部委提议了《国度空间天气政策策画建议》，瑰丽着我国大范围空间天气有计划的运行。2002年，国务院批准缔造“国度空间天气监测预警中心”，瑰丽着我国国度级空间天气业务的运行。

为加强空间天气监测智商，针对空间天气的泉源——太阳，我国先后辐照了“羲和号”和“夸父一号”卫星；在地基监测方面，我国缔造了“东半球空间环境地基详尽监测子午链”——子午工程并于2012年完成缔造并参加运行。子午工程二期“空间环境地基详尽监测网”，也照旧于近期完成缔造，成为海外上详尽不雅测智商最强的地基空间天气监测收集。

应用价值愈发突显

跟着不雅测装备科技化水平束缚提高，空间天气在众东说念主眼中变得不再那么奥秘。不外，行为寰球地球科学的纰谬分支，空间天气在空间天气监测、空间天气物理及空间天气应用等方面还有很大的发展后劲。

灾害性空间天气事件监测预警是最初需要柔软的问题之一。2024年是太阳行动高年，仅5月份就产生了21个X级耀斑和97个M级耀斑。剧烈的空间天气扰动，使得天际“金钱”——空间站、卫星等，受单粒子效应、航天器名义充电（深层充电）、电离层醒目等事件影响的概率大大增多，对天际安全产生紧要影响。建立从太阳至大地的灾害性空间天气全身分、全历程监测网，同期整合现存空间天气监测资源，建立调处数据分享与分析平台，简略有用促进空间天气的快速发展。

发展以不雅测为驱动、以物理融会为基础的物理模子+东说念主工智能的空间天气建模和预告技能，是改日擢升空间天气预告水平的有用门道。现存的空间天气预告业务中所使用的模子有着大王人的劝诫模子，如常用的中高层大气模子MSIS系列、海外参考电离层IRI系列等。这些劝诫模子在业务中具有运行自在、计较速率快等上风。跟着空间天气表面风物的发展和空间天气监测数据的增多，基于大王人不雅测数据的东说念主工智能空间天气建模和预告方法将会起到更大作用。东说念主工智能算法简略模拟东说念主脑的行径，从大王人数据中学习其内在的规则，结合表面模子便能竣事高精度、准实时的空间天气业务模子。

将空间天气从有计划向应用的震动，亦然改日纰谬发展目的。当今关于空间天气的有计划仍大部分累积于科知识题，如太阳日冕物资抛射等行动的物理机制、行星际太阳风与地球磁场的相互作用、地球电离层和中高层大气对太阳爆刊行动的反馈等。与此同期，空间天气的应用仍存在较大的有计划空间，如灾害性空间天气事件中导航定位、短波通讯、在轨航天器等系统的保险技能与豪放策略，以致空间天气主动专揽技能（如好意思国高频行动极光有计划策动）亦然改日的纰谬潜在应用点。跟着寰球列国的发展和利益争端的增多，空间环境必将成为改日政策竞争的制高点，空间天气有计划的应用价值也必将得到进一步突显。

地球空间双星策动：地球空间双星策动是中国第一个以科学目的牵引立项的卫星工程，亦然第一次张开与证据国度从技能到应用的高级次、内容性的平等和洽。探伤一号和探伤二号卫星于2003年和2004年先后辐照，运行在不同的地球空间轨说念上，践诺独处的地球空间磁层探伤，并与欧空局Cluster（团星卫星）伙同构成一个地球物理卫星探伤系统，竣事了海外上初度对地球空间环境的六点立体探伤。

太阳风—磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）：该卫星由中国与欧洲科学家共同提议和研制，拟于2025年上半年辐照，旨在于大倾角、大椭圆轨说念上初度竣事对地球磁层的全景X射线成像和高精过活侧极光探伤，揭示太阳风—磁层相互作用大圭臬结构和基本风物，提高对太阳行动与地球磁场变化相互关系的融会。

东半球空间环境地基详尽监测子午链工程：东半球空间环境地基详尽监测子午链工程，简称子午工程，是中国空间科学领域第一个国度紧要科技基础要领。它竣事了对东经120°和北纬30°隔邻地表、中高层大气、电离层、磁层以及行星际空间环境身分的监测，建成了中国第一台具有海外先进水平的非联系散射雷达；在国内初度研制和部署了海外先进的可扫描甚高频联系散射雷达、中间层/平流层/对流层雷达、全高程大气监测激光雷达；缔造并具备辐照200千米高度以上探空火箭的技能和保险智商。子午工程是当今海外上监测空间范围最广、地域跨度最大、监测空间环境物理参数最多、详尽性最强的地基空间环境监测网，将在地基空间监测领域证据纰谬作用。（牛俊由里目田军报特约记者张照星）

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