太陽(yáng)不完全使用手冊(cè)

韓大洋

在地球要去“流浪”的消息刷爆銀河系朋友圈之后，各路星體們可是不答應(yīng)了，盡管地球一再解釋?zhuān)傲骼恕边€只是個(gè)不成熟的設(shè)想，最終評(píng)論區(qū)還是在一片“胡思亂想”的聲音中“淪

陷”了。無(wú)奈的地球向行星好友金星和火星尋求心理疏導(dǎo)，兩位好友又拉上了水星，他們共同翻開(kāi)了太陽(yáng)大哥寫(xiě)的《太陽(yáng)不完全使用手冊(cè)》。

?太陽(yáng)的自述

“我是你們世界的中心，在這里所有星體都圍著我轉(zhuǎn)，太陽(yáng)系的總重我一個(gè)人就占99.8%，一切的能源，無(wú)論是上古時(shí)期存下的石油和煤炭，還是現(xiàn)在照射著你的光，都來(lái)自我這兒，比如地球，我只用了22億分之一的光能，就制造了他現(xiàn)在所有的生態(tài)和文明。”

“你們所有星體都沐浴在由我發(fā)出的光和等離子體構(gòu)成的太空環(huán)境中，現(xiàn)在地球管這種環(huán)境叫作‘空間天氣，我本人倒是不在意這一點(diǎn)，不管叫什么，你們也都是沐浴在我創(chuàng)造的世界里?！?h3>?太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)航天活動(dòng)的影響

根據(jù)對(duì)多次航天任務(wù)的統(tǒng)計(jì)，地球他們發(fā)現(xiàn)有近半數(shù)的故障和異常都與太陽(yáng)的三輪襲擊有關(guān)（太陽(yáng)的三輪襲擊已在上期雜志第33頁(yè)詳細(xì)介紹過(guò)）。如果中國(guó)想2020年發(fā)射火星探測(cè)器并登陸火星，2022年建成自己的空間站，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期載人在軌駐留，就必須了解太陽(yáng)活動(dòng)制造的多種不良空間天氣對(duì)航天活動(dòng)造成的影響。

摩擦吧！飛船

宇宙中是真空環(huán)境，和誰(shuí)摩擦呢？原來(lái)，空間站的軌道高度一般在400千米左右，這里的大氣極為稀薄，近似為真空，不過(guò)，由于飛船的速度很快，而摩擦產(chǎn)生的阻力恰恰與速度的平方成正比，再小的數(shù)字乘以7800的平方也將變得不容忽視。太陽(yáng)活動(dòng)則會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致軌道大氣密度的增大，從而使飛船軌道高度快速下降。2003年10月底，神舟五號(hào)軌道艙就曾因太陽(yáng)活動(dòng)造成軌道高度快速下降300米，如不進(jìn)行軌道高度修正，飛船就會(huì)提前

墜落。

我聽(tīng)不見(jiàn)！你再說(shuō)一遍

航天任務(wù)的核心組成部分之一是通信。獲取航天器狀態(tài)、跟蹤和定位航天器、接收數(shù)據(jù)和對(duì)其發(fā)出指令都依靠無(wú)線電通信，而太陽(yáng)風(fēng)暴制造的電離層擾動(dòng)則是影響通信的一大撒手锏。由太陽(yáng)耀斑造成的電離層突然騷擾、太陽(yáng)高能質(zhì)子引起的極蓋吸收和地磁暴中常伴的電離層暴，都會(huì)造成電離層結(jié)構(gòu)和密度的不均勻，從而使得本該穿過(guò)的信號(hào)被反射回來(lái)，或是信號(hào)強(qiáng)度被大幅衰減，嚴(yán)重時(shí)造成通信中斷。

直接撞壞

太陽(yáng)質(zhì)子等粒子雖然很小，但是在太陽(yáng)活動(dòng)時(shí)它們的數(shù)量會(huì)增大，而這些來(lái)自太陽(yáng)的小搗蛋們就一批又一批的直接撞向航天器以及它所攜帶的各種設(shè)備上，構(gòu)成設(shè)備的元器件的性能也隨著太陽(yáng)質(zhì)子撞擊時(shí)所產(chǎn)生的電離作用而逐漸改變，劑量的變化直接對(duì)應(yīng)電離效果總和的積累，一旦達(dá)到元器件的耐受范圍就會(huì)出現(xiàn)失效甚至是故障。

葵花點(diǎn)穴手

航天設(shè)備中含有大量半導(dǎo)體器件，雖然都是超一流的品質(zhì)，但也會(huì)受到一些以單個(gè)高能粒子形式出現(xiàn)的攻擊。對(duì)于半導(dǎo)體器件，一旦高能粒子累積后產(chǎn)生足夠的電子-空穴對(duì)，形成一個(gè)電信號(hào)后，就會(huì)造成錯(cuò)誤的邏輯狀態(tài)或指令，比如做出異常機(jī)動(dòng)動(dòng)作，或者在不該做什么的時(shí)候偏偏做了，從而造成嚴(yán)重后果。這種單粒子效應(yīng)也和太陽(yáng)質(zhì)子事件密切相關(guān)，正所謂“葵花點(diǎn)穴手，命中就讓你抖一抖！”

不給你充電

航天設(shè)備上一個(gè)非常關(guān)鍵的能源部件就是太陽(yáng)能板，它承擔(dān)了絕大部分航天器在太空中運(yùn)行的能源問(wèn)題，一旦受損將很大地影響任務(wù)的完成度。主要由太陽(yáng)質(zhì)子構(gòu)成的高能粒子流，能夠直接與器件中的原子發(fā)生碰撞，造成原子脫離原有的位置。太陽(yáng)爆發(fā)較強(qiáng)活動(dòng)時(shí)，這種位移出現(xiàn)的頻率和大小都會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響成像設(shè)備的正常工作，以及損毀太陽(yáng)能板和電池，造成電量?jī)?chǔ)備和輸出功率的不足，這對(duì)載荷的工作將是致命的。

讓你亂放電

太陽(yáng)不斷地釋放著等離子體，這對(duì)于在太空中的航天器來(lái)說(shuō)就要不停地與這些微粒相撞，組成等離子體的帶電粒子也就不客氣地吸附在航天器表面了，電子帶負(fù)電，相應(yīng)的航天器也就帶上了負(fù)電。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和材料的限制，航天器各部位之間會(huì)形成電勢(shì)差，這就給電子流動(dòng)制造了適宜的條件，而一旦電流在航天器上肆意亂跑，就可能造成放電，甚至是燒毀器件。太陽(yáng)釋放出的大量帶電粒子在與地球南北磁極上空的大氣碰撞時(shí)不僅產(chǎn)生了極光，還通過(guò)制造充放電效應(yīng)給航天器添了不少麻煩。

?太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致飛船軌道高度快速下降

?太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致航天器元器件失效甚至故障

內(nèi)傷不顯眼，后果很?chē)?yán)重

除了表面充放電，在大量高能電子的轟擊過(guò)程中，航天器的外部蒙皮和結(jié)構(gòu)可能被射穿，而這些電子就直接躲進(jìn)了航天器內(nèi)部的絕緣部件中，并不斷累積起來(lái)。在器件內(nèi)部越積越多的電荷和外部充電有著類(lèi)似的風(fēng)險(xiǎn)，一旦放電，就會(huì)直接打擊到航天器內(nèi)部，尤其是核心器件（一般都是被保護(hù)在最內(nèi)部的位置），這種由內(nèi)向外的放電，更容易損毀敏感部件。

（責(zé)任編輯/岳萌 ?美術(shù)編輯/劉強(qiáng)）