太阳帆卫星变身宇宙气象站，早早拉响太阳风暴警报

2月17日消息，利用太阳光驱动的太阳帆卫星有望在不久将来成为现实。这项技术将使科学家能够更早预警太空天气事件，例如有可能破坏地球上技术系统的地磁暴。

美国国家海洋和大气管理局（NOAA）太空天气观测办公室研究运营和项目规划部主任伊尔凡·阿齐姆（Irfan Azeem）表示，“我们当中有很多人都体验过帆船运动，原理是一样的；只不过现在我们用的不是空气，而是用太阳发出的光子来驱动卫星。”

“这是一项非常新颖的技术，”他补充说。“传统上，我们依靠推进系统将卫星从一个地方移到另一个地方，而太阳帆为太空旅行提供了一种非常经济高效的全新方式。”

NOAA太空天气观测办公室负责管理该机构在太空中运行的各类卫星系统，这些卫星系统从地球和太阳之间观测点提供重要数据。卫星上搭载的多种仪器收集到的数据，被用来生成太空天气预报，帮助太空天气预报员发布监测和预警信息，预测太阳耀斑是否可能影响地球、其他太空技术或宇航员。

迎风而行

目前，一些太空任务正在监测太阳活动，其中美国国家航空航天局（NASA）的高级成分探测器（ACE）和NOAA的深空气候观测站（DSCOVR）都在监测太阳风。与地球上的微风不同，太阳风由来自太阳日冕层的电子和质子组成。密切关注太阳风至关重要，因为当太阳风与地球接触时，会与地球磁场相互作用，在极地附近产生极光；如果太阳风足够强，还会引发地磁暴。

尽管监测机构会提前发布太阳风警报，但如果太阳风可能对电网、GPS系统、农业和空中交通等不同类型的技术系统造成影响，就需要更长的预警时间。通过NOAA的“未来太空天气”计划，科学家们正继续研究如何利用未来的卫星任务提前预警地磁暴。这意味着他们需要找到太阳耀斑爆发后尽早获取数据的方法，并在更接近太阳的地方进行测量。

这时，太阳帆技术就派上用场了。

阿齐姆说：“太阳帆使我们能够以更高效的方式突破拉格朗日1点（L1），这是目前最先进的太阳观测位置。”“目前L1点提供了一个相对稳定的轨道，可以持续无遮挡地观察太阳活动。但如果想进一步靠近太阳，就必须使用化学火箭。太阳帆则为我们航行到L1点上游提供了一种经济有效的方式。”

L1点位于太阳和地球之间，距离地球大约93.2万英里（约合150万公里）。在这个位置，航天器可以保持相对静止，持续观测太阳活动。但是，研究人员让卫星离太阳越近，就能越快获得太空天气事件发生之前、期间和之后的数据。

阿齐姆解释说，通过使用太阳帆，航天器可以航行到太阳风的上游，这将使预警时间提前50%。此外，这还可以让卫星位置不再局限于过去45年使用的L1点。

NOAA在AMS年会上分享了项目的最新进展。作为与NASA合作的“太阳巡航器”项目一部分，NOAA正在建造全尺寸的太阳帆。部署后，这面太阳帆将覆盖17793平方英尺（约合1653平方米）的面积。

除了位于中心部位、配备缆轴和帆展开系统的航天器外，太阳帆包括四个独立的帆面。每个帆面都将独立建造，预计将于2026年2月份全部完工。如果一切按计划进行，NOAA希望在2029年通过拼车发射服务把航天器送入太空。

阿齐姆说：“我最兴奋的是，这项技术将不同学科紧密结合在一起。”“看到材料科学和其他学科的新进展帮助我们在太空气象界取得所需突破，这真的令人兴奋。（辰辰）