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    空間天氣效應研究 守護衛星安全

    發布時間:2022年06月01日 來源:中國氣象報社

    在太空軌道上,密密麻麻分布著人類發射的衛星。

    而衛星總會受到來自周圍環境的影響。早期的衛星電子系統比較簡陋,首要任務是溫度、姿態等因素,隨著大規模集成電路應用,空間因素對電子控制系統的攻擊成為航天工作者的噩夢——最早出現的單粒子事件,隨后多發的放電現象,因此,空間環境的概念在上世紀七八十年代應運而生。而效應研究作為環境研究的出口,始終伴隨著衛星工程和環境研究不斷地深入進行。

    最早,效應研究對象是單粒子事件,經過采取摸清輻射環境的底數,改變器件材料、結構等,“軟加固”等措施,衛星抗輻射能力顯著提高,單粒子事件已經很難威脅到衛星安全。隨后,衛星通過表面等電位處理,表面充電問題也很好地得到了解決;深層充電現象則是通過適當絕緣材料的導電率得到明顯改善??梢哉f,早期困擾航天工程的主要效應問題得到了初步解決。

    現在,效應研究的途徑主要是電路仿真,精度已經達到器件的最小單元。通過對效應發生過程的模擬評估,不僅可以了解空間環境引起特定效應的閾值,也能分析效應在器件級、單機級的影響,將空間天氣危害的苗頭阻止在設計階段??臻g天氣效應研究的另一重要手段就是空間實驗,實地探查設備、材料的效應水平,我國的風云氣象衛星一直持續著這項實驗。

    空間天氣效應的初衷是解決空間環境對衛星本體的影響,隨著衛星應用的拓展,效應概念也推廣到所有與衛星相關的業務,如電離層擾動對導航、星地通信的影響等。進入21世紀以來,衛星數量呈井噴式增長,特別是星鏈衛星數量在特定軌道的顯著增長,使得空間碎片危險日益突出,已經成為威脅全球航天的危險因素。因此,高層大氣的效應對軌道的影響就成為未來一段時間亟待解決的空間天氣效應問題。

    (作者:薛炳森?責任編輯:閆泓)

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