太空行走需密切關注空間輻射及太陽爆發(fā)
中國網：其實這次的神七載人航天飛船的發(fā)射還有一個非常受關注的地方，就是它跟神六有一點不同。航天員要進行出艙的活動，我想出艙的空間天氣也是非常重要的。是怎么樣選擇出艙時間呢？
王勁松：這次神七和神六的巨大差異實際是造成了整個任務比以前難得多，特別是出艙以后對于空間天氣的需求就比以前要大得多。你要知道神舟的艙壁都是很厚的，這樣對天空來的輻射的屏蔽作用非常強，因此宇航員在里面即便不穿宇航服也是很安全的。唯一在那個時候，神六我們最關心的是它在整個飛行中，我們關注空間天氣有三點。
第一，大氣的狀態(tài)不能有太大的變化，如果有爆發(fā)，高氣壓的大氣密度變化可以達到好幾倍，密度增加1000%這樣的量級。而大氣對于飛船的阻力是正比于它的密度。也就是說，只要在大氣變化很劇烈的時候，那么飛船的阻力會大大增加，甚至會增加好幾百倍的狀態(tài)。這樣就使得我們在運行的過程中，像我們坐的壁上飛車的時候，那個時候速度不能降，一降就掉下來了，這個原理差不多。所以飛船在發(fā)行的時候，如果阻力忽然增加了，會使它的軌道下降，這個很危險。但是通常來講，像我們現在一個空間天氣比較平靜的時候，像現在的狀態(tài)，我們預計不會有這樣爆發(fā)性的狀態(tài)。所以它的軌道下降基本是我們可以預計出來的，能夠算得出來，不會突然下降。這是神六以前的問題。
第二，它在飛行過程中，我們知道飛船和大氣之間除了和地面有中型的大氣之外，還有一種等離子體的東西，就像等離子電視里面的東西，日光燈也是一樣的，它是大氣被電離了，然后會和電波發(fā)生相互作用。我們在地上看飛船的時候，好比隔著一個魚缸看那邊的人，所以中間的無線電波會有一些偏折，甚至有些抖動，這種抖動會造成我們在給衛(wèi)星定位時會出現偏差。我要把這個偏差消掉，或者有的時候通訊相當于魚缸的水在抖動，或者大氣中間等離子體在變化，我們看到光線的無線電也會抖動，這個效果和隔著魚缸看東西是一樣的。這是我要把這個東西消除，要進行通訊，我要解釋這個問題。如果沒有爆發(fā)性的現象，這些東西都可以預計，監(jiān)測、模式，我們都可以給出來，所以事先都可以做準備。
第三，以前都要關注的空間天氣方面，也稱之為空間環(huán)境的就是“空間碎片”。因為我們知道天空中有很多的微流行，甚至還有人類造成的太空垃圾，這種東西滿天飛的時候它很可能會撞上。因為這種事情發(fā)生過，比如法國有一顆衛(wèi)星，它有一個升桿，一個升桿沒有多粗，在太空中飛行根本覺得沒有多大問題，但是最后一個碎片把它的升桿撞斷了，整個飛船就失控了。這個是很需要關注的。但是這個東西相對而言也有辦法來預測，首先從統(tǒng)計上來講，從大的模式上哪個地方多，哪個地方少我們是知道的。另外，那些比較大的碎片，現在國際上有一個數據庫，是能夠跟蹤這個碎片。就像衛(wèi)星在哪里飛一樣，它在哪里飛我都知道，這樣我事先有一個警戒距離，這個東西也是可以做預報的。只要沒有爆發(fā)性現象，這些碎片的軌道都是相對比較穩(wěn)定的，這樣和預報飛船的軌道一樣也是比較安全的。
這些是以前所有的航天飛行都是這樣的。這次的問題就來了，我們說的空間輻射環(huán)境，剛才講過，空間天氣中有一種氣候學的特征，就是在太空中的有些地方就是安全，有些地方就是不安全。在空間界里一個非常著名的區(qū)域，就是“南大西洋異常區(qū)”，就是在南大西洋的那塊太空上的地方輻射，由于地磁場的結構原因，那個地方的輻射就是比別的地方要強。那么這個輻射強意味著什么？這意味著你在飛船里感受不到，但是你出來了，不管穿的衣服多貴，畢竟它的抗輻射能力不足以像飛船那么強。所以他出來以后在太空行走時，盡可能要避免這個區(qū)域。
第二，如果有了爆發(fā)性現象，從太陽會來很多能量非常高的離子，這種離子如果直接攻擊上去的話，我們的宇航服是不能抵抗的，它會對宇航員的身體健康，甚至生命造成傷害。所以這次載人航天的航天員出艙，除了從技術上有很多的難度，因為在那種情況下不比我們在家里隨便出去一樣，這個非常難。除此之外，從空間天氣或者空間環(huán)境的角度，最關注的一個是輻射的區(qū)域，經過的時候不要出艙，第二要嚴密的監(jiān)視太陽是否有爆發(fā)。一旦有爆發(fā)，他馬上要回來。
這種事情發(fā)生過，06年底，美國的宇航飛機正好在上面，宇航員出艙了，所以連續(xù)太陽爆發(fā)，它的宇航員趕緊就回去了，這個非常的危險。所以神七這次和以前的空間天氣的保障服務最不同的就是在這個地方，就是我們要更加的關注輻射的變化。
中國網：的確，我們以前沒太聽說空間天氣是怎樣的。這次宇航員的出艙我們要在多長時間給他一個預警、預測，他才能決定出艙？
王勁松：實際上是這樣的工作很長時間就開始做了，像我們這兒的工作是提前好幾個月，我們給了預報，看這段大致的空間天氣的變化狀態(tài)，就是突發(fā)性的變化有沒有，可能性多大，這是一定要給的。我們現在有不同的時間尺度，比如一周的尺度、一天的尺度、幾天的尺度，將來等它要發(fā)射了，幾個小時的尺度都要匯報。
第二個就是輻射環(huán)境，就是我們剛才說的氣候學，永遠都是這個地方放大，那個地方變小的東西，我們也會事先有一個預報。實際上現在你可以看到我們后面有些系統(tǒng)，我可以實時的，將來有軌道的時候我知道它在什么地方，它當時的狀態(tài)是什么，我現場就播報，可以達到這樣的水準。
沒有考慮通過人工干預方法對天氣進行干預
中國網：最后，我們想問一下喬老師，因為在奧運會開幕時，有很多的預案，也做了如果當天的天氣不好，有一些干預措施。不知道在這次神七的發(fā)射上，我們有沒有一些相關的預案？
喬林：就奧運會來講，現在人為影響天氣，人工消減雨的情況是一個實驗的階段，它的有效也只是對于局地的天氣系統(tǒng)。對于航天發(fā)射來講，比如這次的航天發(fā)射，現在來看可能不存在需要進行人工干預的情況。
另外，對于有些天氣系統(tǒng)，比如系統(tǒng)性的天氣尺度，幾百公里到上千公里的天氣系統(tǒng)，人工的干預效果是非常有限的。這次我們氣象部門，包括總裝、總參也沒有考慮要通過人工干預的方法來對天氣進行干預。
應對空間突然爆發(fā)：規(guī)避、減緩、調整
中國網：王主任，如果空間像您說的突然爆發(fā)，或者突然不穩(wěn)定，出現這樣的情況，我們有什么辦法能夠干預？
王勁松：雖然科學家已經在做一些人工干預空間天氣的實驗，也有一些成功的例子，甚至還用在一些地方。但是我相信在這次或者目前的航天活動中，首先一個是規(guī)避，就是應對的辦法一個是規(guī)避，第二個是減緩，第三個是想辦法針對的去調整策略。
規(guī)避是如果我知道馬上要爆發(fā)了，我就會建議航天員不要出艙。減緩就是一旦已經發(fā)生比如太陽爆發(fā)，神舟五號的流軌艙就遇到這樣的事情，忽然太陽爆發(fā)了之后，它的大氣密度增加了，它的流軌艙忽然掉下幾百米，這種情況下，我可以采用一些主動的噴氣等方式來調整軌道。這是減緩。第三個就是要做正確的應對，如果實在太危險了，我可以提前回來。
但是像奧運會要下雨了，我們把雨止住，現在從空間天氣的角度來講，人類還不具備這樣的水準。
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