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——专访总参气象水文空间天气总站空间天气中心主任吴耀平、总工程师查石祥 ■本报记者 周 猛 通讯员 吁志刚 编者按 现代战争的显著特点之一就是战场重心向高层空间扩展，空间军事力量在现代战争中扮演着越来越重要的角色，太空不但是未来军事争夺的“新疆域”，也是未来战争的“制高点”。然而，就像我们在地面常见的“雷雨”“风浪”一样，太空并不平静，也存在着各种自然环境因素，它们以不同形式和不同方式影响甚至破坏高技术武器系统的作战应用，这就是“空间天气”。 在战争历史上，利用天气而克敌制胜的战争范例不胜枚举，掌握和利用空间天气对于未来高技术战争乃至太空对抗同样重要。只有“把脉”空间天气，才能制胜未来战场。围绕这一话题，本报记者近日对总参气象水文空间天气总站空间天气中心主任吴耀平、总工程师查石祥两位专家进行了专访。 记者：对很多人来说，“空间天气”还是一个有些陌生感的概念。能给我们做一简单介绍吗？ 吴耀平：的确如此，人们之所以感到陌生，原因我想可能有三个方面。首先从时间上看，空间天气的概念是美国在上个世纪90年代首先提出来的，至今才一、二十年的时间；其次从距离上看，与风、云、雨、雪等对流层天气不同，空间天气“高高在上”，让我们无法“感同身受”；再次从频率上看，灾害性空间天气的“出镜率”不高，只是偶尔才“露峥嵘”。 至于具体解释什么是空间天气，我们首先得了解日地空间的概念。通俗地讲，日地空间是指从地球表面20～30km以上至太阳外层大气的空间区域，分为中高层大气、电离层、磁层、行星际和太阳大气等区域，空间天气可理解为由太阳活动释放的电磁辐射和粒子发射在日地空间的传递和转化过程。太阳活动平静时是“好天气”；当太阳活动频繁，可引起卫星、无线电通信、导航以及电力等系统故障或崩溃，这便是“坏天气”。 记者：这么说，太阳在空间天气概念中具有举足轻重的“核心”地位？ 查石祥：不错，太阳活动是灾害性空间天气事件的驱动源，人们形象地比喻为“太阳只要打个喷嚏，地球就会感冒”。肉眼看到的太阳似乎波澜不惊，完美无缺，但实际情况并非如此。太阳是一个温度高达百万度的炽热气体（准确讲是等离子体）球，无时不在“翻江倒海”，特别是在与太阳黑子相关的“风暴”区（专业上称为太阳活动区），往往以“爆发性”方式向外释放电磁辐射或高能粒子，这就是最近常见诸媒体的“太阳风暴”。 在强太阳风暴爆发期间，往往多次出现太阳耀斑和日冕物质抛射事件。前者以释放高能电磁辐射为主，以光速传播，只需8分钟左右就能到达地球，后者以释放亚光速高能粒子流为主，快者几十分钟至十几小时，慢者通常在1至3天左右到达地球附近。 吴耀平：自伽利略发明望远镜以来，人类对太阳黑子的观测已有400年的历史，并且由德国人施瓦布于1843年揭示了太阳活动具有准12年周期性。随着科学技术的发展，天基太阳观测能力显著提升，例如，美、欧、日于上世纪90年代发射了2颗运行于日地引力平衡点的飞船，专门用于太阳活动监测，去年又发射了高时空分辨率的太阳成像观测卫星SDO。基于对太阳活动周期性的认识，国际天文联合会规定第1个太阳活动周始于1755年。目前，我们正处于第24太阳活动周。 记者：空间天气对人类生活造成哪些威胁与危害？ 查石祥：空间天气对人类生活造成的威胁与危害是多方面的。我们不妨以1989年历史上著名的“魁北克事件”为例，进行一番分析解读。该年是第22太阳活动周的黑子数高峰年，仅在3月，太阳风暴就先后产生了107次太阳X射线耀斑，以及数十次强度不等的日冕物质抛射。 “魁北克事件”广为人知的影响是造成多起电力系统故障。大磁暴造成加拿大魁北克省的大部分地区停电达9小时以上，600万居民受到影响。 大磁暴造成了多起通信故障或中断。强烈太阳耀斑引起过39次强烈短波通讯突然骚扰，其中15次通讯部分中断，24次全部中断。 大磁暴还引起了多起航天器运行故障。累计有46例卫星异常的记录。例如，美国国家气象卫星一度中断向用户发送云图，某系列导航卫星几天不能正常工作，军事系统跟踪的几千个空中目标需要重新定位。 据不完全统计，类似“魁北克事件”的灾害性空间天气事件每个太阳活动周平均会出现几起至十几起。如在第23太阳活动周的“万圣节事件”（因正值西方的万圣节而得名），造成全球短波通讯中断，民航通讯出现故障，伊拉克战场美英联军通讯受到影响，NASA的火星探测卫星Odyssey飞船上的观测设备被粒子辐射彻底毁坏，我国北京、满洲里无线电观测点短波信号也曾因此一度中断。 记者：伊拉克战争也曾受到太阳风暴的影响是否表明：空间天气对现代战争的影响并非“纸上谈兵”？ 吴耀平：是的。随着现代军事高技术的发展，基于太空平台的武器系统和信息系统在军事中的应用越来越广泛。随之而来的是，空间天气对军事活动的影响范围不断扩大，影响程度也不断加深。 对航天安全产生影响：宇宙间高能带电粒子不断轰击航天器表面，可造成航天器辐射损伤，更高能的粒子可穿过电子器件，在电子信号串中改变数据位，导致仪器发出混乱指令或提供错误数据；另据估算，如果飞船在深空飞行或在磁层外进行舱外活动时，大约有十分之一的宇航员会受到致命剂量的高能带电粒子辐射。 对军用通信、预警、导航定位产生影响：当空间灾害性天气发生时，短波无线电通信和预警雷达的可用频带会因电离层突然骚扰而变窄，卫星微波通信也会因电离层闪烁而降低通信质量，甚至信号中断；GPS卫星导航、定位误差会因电离层暴而增至几十米至几百米。 对战略武器使用产生影响：太阳风暴导致高层大气密度发生剧烈扰动，导弹飞行的实际轨道将严重偏离预测轨道，以至地面跟踪站会“丢失”跟踪目标。 记者：美国作为航空航天大国，他们在空间天气研究方面有哪些经验值得我们借鉴？ 查石祥：早在1994年，美国就批准实施了“国家空间天气计划”，包括政府部门、研究机构、大学、企业在内的跨部门持续协作，增强并巩固了美国在空间天气领域的领先地位。 特别引人关注的是，美国军方在空间天气研究中始终占据主导地位，关乎国家安全的空间天气探测设施和探测产品始终居于军方控制之下。例如，在太阳观测方面，美军拥有分别位于澳大利亚、意大利、马萨诸塞州、新墨西哥州和夏威夷州等地的太阳地基观测网，对太阳实施号称“日不落”式的连续观测；在电离层探测方面，美军拥有遍布美国全境和世界主要地区的电离层综合探测网；在卫星轨道空间天气探测方面，美军拥有部署于GPS等系列卫星的天基空间天气探测网。他们还在研究成果的业务转化方面给予了特别关注，比如，美国空军著名的第55中队，就是专门从事空间天气业务的专业力量。 记者：基于我军实际，我们如何应对空间天气的影响？ 吴耀平：我们必须立足于构建包括天基、地基在内的“天地一体化探测体系”，着眼于形成完善的战场空间天气信息获取能力、准确的空间天气预警预报能力、有效的空间天气效应分析能力、可靠的空间天气辅助决策能力，全面加强军事空间天气保障能力建设。我们必须清醒地认识到：现代战争正在向着精确化打击方向发展，环境信息成为影响精确化打击的一个重要条件，更需要空间天气预报能提供实时、准确的空间天气信息。恶劣的空间天气可能对空间、地面的高技术系统造成严重影响，而且这种影响一旦产生，可能代价将十分昂贵且难以短时弥补，甚至会直接导致战争的失败。 记者：随着2012年的临近，最近又有届时将会有超级太阳风暴的消息见诸媒体。请问这一预测可信吗，会对我们的生活造成实际伤害吗？ 查石祥：这件事缘起于2008年美国科学院的一份科学报告《极端空间天气事件——认知其对社会和经济的影响》。该报告认为：如果第24太阳活动周发生超强太阳风暴，其损失比“卡特里娜”飓风要高20倍。后又经好莱坞大片《2012》的推波助澜，一时间成为媒体和大众关注的焦点话题。 在我国，空间天气领域的专家学者也进行了相关的研究与研讨。目前我们的主体结论是，第24太阳活动周太阳活动总体水平中等偏低，整个峰年期间出现几次至十几次太阳风暴是可以肯定的，至于是否出现超级太阳风暴，目前的认识水平无法给出肯定的答复。面对这一挑战，我们的态度应当是：积极应对，应急先行，统筹兼顾，反应适度。 总参气象水文空间天气总站提供 专家简介： 吴耀平 高级工程师，长期从事军事气象水文装备教学研究，组织了数十项重大任务的空间天气保障，担负军事空间天气装备建设的规划论证、技术研究和型号研制等工作。获军队教学成果奖1项，军队科技进步奖4项，出版专著4部。 查石祥 高级工程师，先后从事数值天气预报、空间天气预报和相关研究工作，组织参与了国家重大科技基础设施项目子午工程建设，开展了多项重大任务的空间天气保障的论证和实施工作。获军队科技进步一等奖1项，二等奖3项，发表论文10余篇，出版译著和专著各1部。 |
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