“我”与天宫二号的春天约定——天舟一号即将启程

近了,近了,天宫二号和天舟一号,两个好朋友约定见面的日子越来越近了,就在这个春暖花开的季节。无数次地天地遥望,这次,天舟真的要去太空看你,会给你带很多礼物哦。

厉害了,Word天舟一号!

这次的太空旅行,不单单是去会朋友,我们是带着任务去的哟!

天舟一号,作为中国首个货运飞船,在与天宫二号相约期间,会开展货物运输补给、推进剂在轨补加、自主快速交会对接等多项任务。天舟一号为全密封货运飞船,采用两舱构型,由货物舱和推进舱组成。全长10.6米,最大直径3.35米,起飞质量约13吨,太阳帆板展开后最大宽度14.9米,物资运输能力约6.5吨,推进剂补加能力约为2吨,具备独立飞行3个月的能力。

此次任务的厉害之处:

· 运载火箭安全性能高位再攀升

即将承担天舟一号货运飞船发射任务的是长征七号运载火箭,它们一起组成了空间实验室的货物运输系统。长征七号是新一代中型运载火箭,运载能力强、可靠性高,可以说是为货运飞船而生的,而这将是其履行使命的第一次应用发射,意义重大。

· “太空加油”将书写中国航天传奇

推进剂在轨补加技术俗称“太空加油”技术,是天舟一号核心目标任务之一,是空间站建设的标配。由于空间站在太空轨道运行时会受到残存大气阻力的影响而逐渐降低轨道高度,为了保持原有高度,就必须消耗燃料推动其上升,这就需要货运飞船为空间站进行燃料补充。天舟一号将通过一些特有的接口将燃料加注到天宫二号中,创造中国航天新篇章。

你负责约会,我负责站岗放哨

400公里的路程,多少荆棘,多少坎坷,我都为你保障,请叫我“空间环境预报中心”。

从神舟一号到神舟十一号,从天宫一号到天宫二号,中科院空间环境预报中心一直承担着我国载人航天的空间环境保障任务。因载人而生,为载人奉献,是我们不变的宗旨!

无数次的分析,无数次的预报,提前3个月,1个月,1周,3天,1天,1小时……越是临近发射,越需要给出详细的分析和精准的预测,为天舟一号的顺利约会和返回排除后顾之忧。

北国四月是桃花烂漫、春光旖旎的时节,南海之滨的文昌航天发射中心在海风轻拂之下却已透着几分燥热。在这里,中国航天又一次吹响了“集结号”, 将再次书写新的历史篇章。预报中心也将开始全天候空间环境保障服务,24小时不间断地为天舟一号的安全运行保驾护航。

预祝天舟一号任务圆满完成!

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4月“风雨”知多少?数数“天舟一号”可能遇上的地磁暴

三月春回大地,绿了柳梢,红了山桃。春分前后,近地空间的地磁扰动也变得更为频繁和剧烈起来,三月底的一次较强地磁扰动中,最大地磁Ap指数达到了54,是自去年10月以来的最大值。那么四月“天舟一号”发射,会不会遇上更强的地磁暴呢?让我们来一起看看空间环境的情况。

1太阳冕洞

地磁扰动的源头就是太阳,会不会有地磁暴发生就要看太阳的情况。但三月的太阳看起来十分平静,连黑子群也不多见,扰动源头在哪儿呢?其实平静只是用可见光观测到的太阳的一面,当我们用射电、紫外线、X射线等不可见波段观测时,太阳呈现出不被人们熟知的另一面(图1)。

图1 3月19日太阳白光图和日冕图

当我们用可见光拍摄时,得到的是常见的太阳白光图,看到的是太阳的光球部分。而当我们用软X射线或远紫外线波段观测太阳时,看到的是太阳大气的日冕部分。3月19日的太阳日冕图,在中心位置有一片黑色区域,看上去就像洞一样,称为冕洞。这就是我们寻找的地磁扰动源头。

冕洞的温度和密度要低于宁静日冕,因此看起来总是黑洞洞的。冕洞区域的磁力线是开放的,高速的太阳风从这里顺着磁力线往外“吹”,这通常称为冕洞高速流。当冕洞高速流到达地球时,就会对整个近地空间带来影响,导致地磁暴的发生。

2重现性冕洞和地磁暴预测

一般来说,冕洞的高速流从太阳传播到地球大约要经历3天,这为我们短期预测地磁扰动提供了方法。当我们在日面中心看到冕洞时,可以预计3天后将会有地磁扰动。但是更远一些的时候,怎么预测地磁扰动呢?对此我们有更进一步的预报方法。

太阳作为星体,有自转运动,自转一周的时间约为27天。太阳冕洞作为一种较为稳定的结构,会随着太阳转动。因此,如果冕洞没有变化的话,27天后,同一个冕洞又将转到日面中心。

冕洞虽然随时间也有演化,但通常能在日面上存在两个太阳活动周以上,甚至更为稳定的能存在5-6个活动周。这种冕洞通常称为重现性冕洞。2016年就有多个“长寿命”冕洞,每隔27天就带来地磁扰动。因此我们可以从当前日冕上冕洞的分布情况来预测27天后的冕洞分布,从而估计冕洞高速流引起的地磁扰动情况。

3 “天舟一号”可能遇上的地磁暴

“天舟一号”货运飞船预计于4月20日左右发射,并在发射入轨两天后,与天宫二号完成首次交会对接。因此根据27天的重现性,3月下旬的重现性冕洞,是最有可能在天舟一号发射前后影响地球的。

3月下旬,日面上有2个值得关注的重现性冕洞。冕洞1,3月19日位于日面中心(图1),21日~22日带来小地磁暴。冕洞2,引起3月27日-31日的较强地磁扰动,最大地磁Kp指数达到6,最大地磁Ap指数达54。它在之前也引起了1月31日~2月1日、3月1日~6日的地磁扰动。图2给出了这个重现性冕洞三次在日面中心的日冕图。图3则是对应的地磁扰动情况。

图2 重现性冕洞在1月30日、2月26日、3月25日的日冕图

图3冕洞2带来的三次地磁扰动

由27天的重现性,冕洞1将在4月17日~19日影响地球,冕洞2则将在4月23日~28日影响地球。天舟一号很可能遇上这两次地磁暴。但从3月的地磁扰动水平来看,4月的地磁暴约在中小地磁暴水平,发生大或强地磁暴的可能性不大。

空间环境复杂变幻,除了冕洞,其他太阳爆发活动也可能突然影响地球。天舟一号的旅途是否顺利,还需要密切关注近地空间环境的发展态势。具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn 或点击阅读原文。

作者系中国科学院国家空间科学中心科研人员

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