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这么巧吗?NASA登月任务恰好在极端太空天气时期

2021-05-21 15:26:17  来源:前瞻网

太阳预报员预测,美国宇航局(NASA)的“阿尔忒弥斯”(Artemis)计划在2024年将首位女性和一位男性送上月球,但由于极端的太空天气,该计划可能面临风险。

雷丁大学的科学家们回顾了150多年来的太空天气数据,以发现最极端事件发生的时间模式。

该团队警告称,计划中的载人登月任务需要加快速度,以避免碰上极端太空天气最繁忙的时期之一。

这些极端事件,包括太阳风暴和大风,对宇航员和卫星极其危险,如果它们到达地球,甚至会扰乱电网。

研究人员观察了每11年的“太阳周期”中极端事件的发生时间——太阳活动增加和减少的规律。

他们首次发现,极端空间天气事件更有可能出现在偶数太阳周期的早期,而在奇数太阳周期的晚期——比如刚刚开始的太阳周期,下一轮将在2026年至2030年之间。

这些发现可能会对阿尔忒弥斯任务产生影响,该任务计划在2024年让人类重返月球,但可能会推迟到2020年代后期。

太空物理学家、该研究的合著者马修•欧文斯教授表示,此前人们认为太空天气事件的时间是随机的。

他说:“不过,这项研究表明,它们更容易预测,与较小的太空天气事件一般遵循相同的活动‘季节’。”

“但它们在最活跃的季节也表现出一些重要的差异,这可能有助于我们避免破坏性的太空天气影响。”

该团队表示,他们的发现将有助于空间天气预报员预测当前太阳活动周期的下一个十年。

欧文斯说:“这表明,未来几年的任何重大太空任务——包括让宇航员重返月球以及之后登上火星——在太阳活动周期的前半部分将不太可能遇到极端的空间天气事件。”

极端的空间天气是由来自太阳的巨大等离子体喷发(称为日冕物质抛射)驱动的,这些等离子体抵达地球,导致全球地磁扰动。

以往的研究主要是基于对以往事件的观察,关注极端空间天气事件会有多大。

预测它们发生的时间要困难得多,因为极端事件非常罕见,所以用来确定模式的历史数据相对较少。

在这项新的研究中,科学家们使用了一种新方法,首次将统计模型应用于风暴时间。

他们研究了过去150年的数据,这是这类研究中最长的时间。这些数据是由位于英国和澳大利亚的测量地球大气层磁场的地面仪器记录下来的。

太阳的磁场周期为11年,这可以从太阳表面黑子的数量中看出来。在这个周期中,太阳的磁极南北两极互换位置。每个周期包括一个太阳活动极大期和一个平静的太阳极小期。

先前的研究表明,相对于太阳活动极小期,温和的空间天气更有可能出现在太阳活动极大期,更有可能出现在太阳黑子数量高峰期。

然而,这是第一次研究表明同样的模式也适用于极端事件,如带电粒子撞击地球的太阳风暴。

主要的发现是,极端空间天气事件更有可能发生在偶数太阳周期的早期,而在奇数太阳周期的后期,比如从2019年12月开始的第25周期。

科学家们认为,这可能是因为太阳大规模磁场的方向,在太阳活动极大期,磁场会发生翻转,因此在偶数周期的早期和奇数周期的晚期,它的方向与地球磁场相反。

这项关于空间天气时间的新研究可以对太阳活动周期25期间的极端空间天气进行预测。

因此,它可以用来计划可能受到极端空间天气影响的活动的时间,例如地球上的电网维护、卫星操作或主要空间任务。

研究结果表明,未来五年计划的任何重大行动都必须考虑到2026年至2030年这一太阳活动周期后期出现恶劣空间天气的可能性更高。

1972年8月,在美国宇航局阿波罗16号和17号任务之间的一次重大太阳喷发,其强度足以使宇航员在飞行途中或绕月飞行时发生重大技术或健康问题。

研究结果发表在《太阳物理学》杂志上。

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