為準確預測太空天氣,拉格朗日衛星將在未來升空

導語:你可能已經注意到,一些天氣預報已經開始提到看到極光的可能性,也被稱為北極光。就像地球的大氣層為我們提供了陸地天氣一樣,太陽附近廣闊的大氣層也為我們提供了太空天氣——觸發極光等事件。由於太空天氣對我們所依賴的服務(如衛星定位服務、配電和通信)構成威脅,世界各地的許多氣象機構現在都提供太空天氣預報。

為準確預測太空天氣,拉格朗日衛星將在未來升空

但預測服務的好壞,取決於支撐它們的模型和數據。目前,太空天氣預報衛星通常從環繞地球的軌道記錄這些數據。然而,與英國和歐洲航天局合作,我們正在開發一顆名為拉格朗日的新衛星,這顆衛星可以顯著改善太空天氣預測。它將比任何其他專門的太空氣象任務離我們的星球更遠,能更好地瞭解正在發生的事情。

極端太空天氣風暴現在作為最大的自然災害之一出現在許多國家的國家風險登記冊上。在英國,它發生在流感大流行、沿海洪水和火山噴發之後。因此,自2014年以來,英國氣象局每天24小時監控太空天氣,以便為一系列客戶提供天氣預報。今天,據估計,嚴重的太空風暴有可能在整個歐洲造成數十億英鎊的損失。

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空間穩定點

拉格朗日衛星將攜帶觀察太陽活動所需的所有設備,而太陽活動決定了其大氣條件。有一些儀器可以測量太陽耀斑的x射線爆發強度,以及陣風和可變粒子流以及太陽風的磁場。其它儀器將探測日冕的巨大等離子體爆發,當它們到達時,粒子流以接近光速的速度運動,使地球相形見絀。

整套儀器的巧妙選擇,使我們能夠監測和預測太空天氣從太陽對地球的影響。特別是,它將測量太陽的磁場,而正是磁場首先創造了太空天氣,並估計最惡劣的太空天氣到達地球需要多長時間。

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然而,任務真正的新方面是它將被放置在哪裡。航天器將被送往“拉格朗日點”,而不是繞地球運行。巨大的物體,如行星,有一個強大的引力場,使我們能夠把衛星送入圍繞它們的軌道。不太為人所知的是,在某些位置上,太陽和地球(包括月球)等物體的引力與航天器的軌道運動相互作用,從而形成一個穩定的位置。當涉及到太陽-地球系統時,有五個這樣的點,它們被稱為拉格朗日點,以意大利-法國數學家約瑟夫-路易斯·拉格朗日的名字命名。

我們的任務將停留在第五個拉格朗日點(L5),位於一個等邊三角形的一個頂點,該三角形的另兩個點是太陽和地球。把宇宙飛船放在L5軌道上,基本上可以讓太空氣象預報員從側面觀察太陽,這樣我們就能看到地球正在發生什麼噴發。另一個好處是,由於太陽的自轉,幾天後,航天器將沐浴在指向地球的太陽風流中。

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在太陽風指向地球的前幾天測量太陽風的流量,可以將背景條件的預測提高50%,幫助我們準確地預測“一切正常”。它還將告訴我們,由地球引導的日冕物質拋射是否會受到太陽風的加速或減速作用。再加上側視圖,這將幫助我們更準確地預測地球上這些大型噴發的到來。事實上,與現有方法相比,它應該使預測時間的精度提高一倍。

拉格朗日衛星的最終目標是提供更準確的預測,提高地球對極端太空天氣風險的適應能力。然而,只有當受危害影響的人知道發出警報時該做什麼時,預測才有用。學術界也通過響應這種教育空間天氣的需要來支持拉格朗日,提供新的教學方案,使關鍵人物獲得必要的知識和技能,以應對未來任何極端的空間天氣事件。


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