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空间天气预报台台长:安全窗口最重要

2010年10月01日15:22腾讯嘉宾访谈我要评论(0)
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嫦娥二号卫星发射前夕,空间天气预报台台长薛炳森做客腾讯网,向网友介绍发射时机选择。以下是文字实录:

发射阶段“安全窗口”最重要

薛炳森:首先就是发射阶段。发射阶段最重要的就是提供一个发射窗口,像气象这个就有专门的气象部门负责。我们对他们的服务主要是空间碎片这块。会有一个发射的时间段,我们会在这个时间段里挑。因为空间碎片也就相当于一个一个小型的失控的卫星,它的运行轨迹是一定的,我们会通过不同的时间表进行模拟,看看它入轨的阶段,比如说从地面到绕地的比较固定的轨道,在这个过程中遇到的碎片是多少,他们会一点一点的剥离,因为有弹道轨迹,这样就会找出遇到在碎片比较少的时段进去,我们叫做“安全窗口”。这是第一阶段。

第一阶段还有一个中短期的空间天气预报。因为发射有一个安全级,第一个是气象,第二个是碎片。再往上就是一点点筛选,再往上就是空间天气,在哪一段的空间天气是最洁净的,我们会给上面提供几个条件最好的窗口。这是第一步发射阶段。

现阶段太阳活动水平比较低 适合“嫦娥二号”发射

薛炳森:在过渡阶段的时候,因为它在运行的空间环境里面,空间天气变化是非常大的,这里面有很恶劣的辐射环境。我们会对这个阶段的收集到的空间环境进行分析,对空间和嫦娥卫星看看到底有什么影响。另外我们还会做一些预案,如果发生大的太阳爆发事件,会造成比较恶劣的环境,扰动的磁场环境,还有恶劣的电离层环境,对这些环境进行一个预报,看看到底会出现什么样的环境,这样的环境到底对什么轨道有什么影响,会做一个分析。我们现在的时间比较紧。

我们现在也做了一些空间天气的中期预报,通过我们的预报可以看到“嫦娥卫星”还是很幸运的。

以前在1999年的时候,那个时候空间天气已经比较活跃了,我们现在还是相当平静的。

现在属于太阳活动水平比较低的状态,不会引起比较大的扰动。所以各种环境现在还是比较有利于“嫦娥卫星”发射的。现在这个阶段主要的环境就是辐射环境,一个是有可能影响卫星上的计算机发生错误,这个咱们以前总说。这个阶段主要是穿越辐射带的时候,我们会对这种事件的发生做一个评估,另外一个是穿越外辐射带的时候,这里面有高能电子,比较有杀伤力,比如说咱们要通过这种高能电子强度最高的区域,所以会造成(13:30不清楚),以前由于这种情况引起的卫星故障已经屡见不鲜了。

我想我们在“嫦娥一号”的时候没发生这样的情况,在“嫦娥二号”的时候也做好了相应的应对工作。我们的同期预报显示原来辐射通量量不会有较大的变化,因为这种变化都是由剧烈的太阳的扰动引起的,这一段不会有很大的扰动。所以这个环境应该是比“嫦娥一号”的时候要好。

奔月阶段,测控比较重要

第二个阶段就是出去以后的奔月阶段。这个阶段比较关注的是测控,这里面电离层的影响较大。这段是奔月阶段。在绕月阶段同样测控是很重要的。刚才咱们提发射阶段碎片是最重要的,绕行期间辐射环境是最重要的,出去以后就是电离层了。因为在它从地球附近往外走的时候,在36000公里以后基本上这种恶劣的复杂环境就不存在了,后面主要是真空的环境了,这个时候主要影响的是电离层的测控。

因为这一段是比较短的,还有一个是在月球附近执行任务的过程中,这个时候测控也很重要。另外一个在执行任务中比较重要的就是辐射环境。因为那个是来自高能宇宙线的辐射环境,咱们国家说过“嫦娥二号”有一些故障的,当时分析说就是高能宇宙线的影响导致计算机出现了错误。根据我们的监测显示,这次“嫦娥二号”现在高能宇宙线的环境比“嫦娥一号”的时候严重得多,高出30%左右。所以它对“嫦娥一号”上的微电子器件的影响是我们不容忽视的。

但是我想有了“嫦娥一号”的教训,他们应该能选取更好的软件,采取更好的防护措施,应该是做到了。咱们只是说现在外面高能粒子的环境比“一号”的时候强一些,所以也算是提醒咱们“嫦娥二号”的操作人员注意,即使对由于高能粒子造成的异常做出反应。

另外在整个过程中需要预报。在这方面,我们国家卫星气象中心已经做好了这方面的准备。咱们现在不仅能够像美国的空间天气预报中心一样做日常的服务,还能把这种服务延伸。不仅仅是报太阳的常规参数,还会对任务要求的功率进行预报,比如说我们可以对外辐射带和电子通量进行预报,对高层大气进行预报。我们现在已经开发出了空间碎片的预报。我们不光具备了常规的预报能力,还具有了专业的预报能力,所以我们可以很好地为“嫦娥二号”做出我们的贡献。

问:相关数据是从哪里来的?是从现有数据库里面来的吗?

薛炳森:现在我们外部一些对它有影响的空间天气的数据从互联网上或者是自己的风云卫星以及国内的监测获得,咱们获得的毕竟是一个一个点上的数据,对别的点上的环境的评估就是采用的这种模式。空间的外推,动态特性的计算,咱们有一系列的模式。

问:您刚才提到了一个是中短期的空间天气预报,我们知道时间越短,预报的难度是越大的,这样的话如何保证它的及时性以及数据的准确性?比如说我们是通过卫星来回传到地面的数据库的,它通过卫星回传过来还需要几个小时的时间,我们在进行分析处理的时候也是需要时间的,是否是这样?

薛炳森:现在的通信还是比较发达的,像国外的数据我们基本上能够得到实时的数据。这个预报的模式也是比较成熟的,我们这种预报主要是通过模式,再根据预报员的经验进行修正。这个模式我们都是经过验证的,基本上误差不是太大。

问:您刚才提到了空间碎片,在发射之前我们就得做出相关的预警方案,那么空间碎片对飞行器的影响,对航天器的影响主要是什么?致命性的吗?

薛炳森:灾难性的。如果碰上的话,它在轨道上起码是7.9公里,这是最基本的速度。这个状态下,一下子有撞穿了,是毁灭性的。

问:我刚才看了一张图,咱们整个卫星气象中心这块有这样一个流程,有北京地面站,有数据服务室,有摇感应用室,有运行控制室,有空间天气室,有气象研究所,系统发展室,咱们主要是空间天气室,和其他的是并行的,在发射过程中有什么交集吗?还是各自为战,到最后所有的数据汇总起来给到你?

答:有一些数据是需要数据室和运行室负责帮我们先收集处理的。

答:对于空间天气这部分还是我们处室做。

问:咱们现在和卫星这块有什么样的关系?因为咱们不是气象卫星中心嘛,咱们是不是要管气象卫星?

答:气象卫星发射服务要管,气象卫星上有我们自己的监测仪器,比如说“风云三号”、“风云二号”上面都有空间天气监测的仪器,比如说探测粒子、探测X射线,探测辐射剂量和单粒子时间,都是探测性的仪器。这些仪器组的人都在我们处室。

问:也就是说在卫星发射的时候,就已经把这些仪器带到太空上去了,通过他们提供的数据,我们再进行分析是吗?

答:这也是我们的一个监测手段,放在卫星上的监测手段。国内专门做业务的好像就是我们这里,其他的像中科院的空间中心,他们都是实践、实验类型的,是进行科学研究的,我们这个是属于业务化的。在我们这边,你可以看到我们的电脑上不断地传来数据,不断地处理掉。

问:也就是说除了任务性的,比如说为“嫦娥一号”、“嫦娥二号”保驾以外,咱们日常的数据比如说航空、民用这些都会用?

薛炳森:都会用。像咱们的卫星一般都是就地探测,只是一个一个点。咱们会通过建模型推广到整个全球。这样咱们通过探测本地的情况来评估别处的环境是什么样的。

问:咱们国家空间天气的预报、气象的服务在世界上是属于什么样的位置呢?

薛炳森:空间天气预报方面咱们应该和美国的水平相当,因为我们对比过他们做的预报和我们做的预报,其实差不多,我们经常做这种比较。在预报方面,过去咱们是作为小学生,现在咱们自己认为可以和他们进行比较了。美国现在的优势就是卫星多,监测的数据比较多。

问:那咱们的监测数据都是靠咱们自己的卫星传送过来的吗?

薛炳森:我们是两条腿走路。因为咱们现在也做过一系列的服务,像过去我们给“风三”、“风二”做过服务,都是在发射之前我们就会对空间环境做一些预报,事后我们会做一些验证。我们预报的不光是空间天气像太阳这种大的形式的描述,是真正看它在轨道上是什么样的。后来经过我们的验证,我们觉得做得还是可以的。就像我们给“风云二号C”曾经做过一种故障的预报,我们曾经在三个月之内,我们预报的成功率达到百分之百。所以我们还是很有信心的。

问:因为都觉得预报是最难的,对咱们来说这个预报的难点在哪里?

薛炳森:对咱们来说,难点就是在这种有规律的情况下还可以,现在在世界各国都是难题,特别是太阳上的爆发活动。因为从理论上要看它的原理机制怎么解决。所以我们只能通过外部的表现,看它亮不亮,它出来的辐射强不强,来判断它是否会有爆发的活动。其实现在国际上都是这样做的。咱们做的太阳报告事件的概率,我觉得和美国的水平差不多的,因为毕竟还是再一个基础上做的,大家拼概率都是差不多的。

问:前两天太阳黑子爆发对整个的发射或者是空间预报有影响吗?

薛炳森:应该是有,但是影响不是很大。因为像今年4月份、8月份有两次太阳风暴,那两次都是属于比较小规模的太阳风暴事件,影响是不大的。2007年“嫦娥”的时候也没什么事。现在通过空间天气的趋势来分析过去太阳风暴、太阳黑子的时候都是很复杂的架构,出来的都是大的爆发事件。现在我们看过去太阳黑子的寿命特别长,这圈爆发了,转过来以后又爆发一次。现在这种黑子的寿命都很短,那就说明它的能量很小,虽然爆发了,但是马上就消亡。我们判断“嫦娥二号”产生太阳风暴的量级也就是4月份、8月份,也就是这个水平,不会有大的事件。

问:现在外界得到的信息大概是10月左右发射,但是现在有关发射的时间咱们都不会具体地说它,为什么选择10月份进行发射?是因为整个空间发射的条件已经具备了,或者空间天气相对来说比较平稳,不会对航天器造成影响,还是怎么样?

薛炳森:它选择这个日期是根据日地的位置关系选定的。在发射的各种环境要素里面,像火星、奔月这个位置是第一的,这是大的窗口。然后是气象的窗口,然后才是空间天气。空间天气在现在这种水平来看不是一个重要的因素。

问:也就是说它在几年前就已经把这个大窗口打开了,然后在那里面一点点推出中间的窗口?

薛炳森:对。因为引力是可以算出来的,怎么发射,这些轨道都是确定的,运行到什么地方都可以算。确定了这些之后再看天气下不下雨,有没有风。

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[责任编辑:adinhe]
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