太陽帆衛星變身宇宙氣象站，早早拉響太陽風暴警報

2月17日消息，利用太陽光驅動的太陽帆衛星有望在不久將來成爲現實。這項技術將使科學家能夠更早預警太空天氣事件，例如有可能破壞地球上技術系統的地磁暴。

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）太空天氣觀測辦公室研究運營和項目規劃部主任伊爾凡·阿齊姆（Irfan Azeem）表示，“我們當中有很多人都體驗過帆船運動，原理是一樣的；只不過現在我們用的不是空氣，而是用太陽發出的光子來驅動衛星。”

“這是一項非常新穎的技術，”他補充說。“傳統上，我們依靠推進系統將衛星從一個地方移到另一個地方，而太陽帆爲太空旅行提供了一種非常經濟高效的全新方式。”

NOAA太空天氣觀測辦公室負責管理該機構在太空中運行的各類衛星系統，這些衛星系統從地球和太陽之間觀測點提供重要數據。衛星上搭載的多種儀器收集到的數據，被用來生成太空天氣預報，幫助太空天氣預報員發佈監測和預警信息，預測太陽耀斑是否可能影響地球、其他太空技術或宇航員。

迎風而行

目前，一些太空任務正在監測太陽活動，其中美國國家航空航天局（NASA）的高級成分探測器（ACE）和NOAA的深空氣候觀測站（DSCOVR）都在監測太陽風。與地球上的微風不同，太陽風由來自太陽日冕層的電子和質子組成。密切關注太陽風至關重要，因爲當太陽風與地球接觸時，會與地球磁場相互作用，在極地附近產生極光；如果太陽風足夠強，還會引發地磁暴。

儘管監測機構會提前發佈太陽風警報，但如果太陽風可能對電網、GPS系統、農業和空中交通等不同類型的技術系統造成影響，就需要更長的預警時間。通過NOAA的“未來太空天氣”計劃，科學家們正繼續研究如何利用未來的衛星任務提前預警地磁暴。這意味着他們需要找到太陽耀斑爆發後儘早獲取數據的方法，並在更接近太陽的地方進行測量。

這時，太陽帆技術就派上用場了。

阿齊姆說：“太陽帆使我們能夠以更高效的方式突破拉格朗日1點（L1），這是目前最先進的太陽觀測位置。”“目前L1點提供了一個相對穩定的軌道，可以持續無遮擋地觀察太陽活動。但如果想進一步靠近太陽，就必須使用化學火箭。太陽帆則爲我們航行到L1點上游提供了一種經濟有效的方式。”

L1點位於太陽和地球之間，距離地球大約93.2萬英里（約合150萬公里）。在這個位置，航天器可以保持相對靜止，持續觀測太陽活動。但是，研究人員讓衛星離太陽越近，就能越快獲得太空天氣事件發生之前、期間和之後的數據。

阿齊姆解釋說，通過使用太陽帆，航天器可以航行到太陽風的上游，這將使預警時間提前50%。此外，這還可以讓衛星位置不再侷限於過去45年使用的L1點。

NOAA在AMS年會上分享了項目的最新進展。作爲與NASA合作的“太陽巡航器”項目一部分，NOAA正在建造全尺寸的太陽帆。部署後，這面太陽帆將覆蓋17793平方英尺（約合1653平方米）的面積。

除了位於中心部位、配備纜軸和帆展開系統的航天器外，太陽帆包括四個獨立的帆面。每個帆面都將獨立建造，預計將於2026年2月份全部完工。如果一切按計劃進行，NOAA希望在2029年通過拼車發射服務把航天器送入太空。

阿齊姆說：“我最興奮的是，這項技術將不同學科緊密結合在一起。”“看到材料科學和其他學科的新進展幫助我們在太空氣象界取得所需突破，這真的令人興奮。（辰辰）