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未來(lái)或面臨癱瘓通訊電網(wǎng)的“地磁風(fēng)暴”(圖)

2014-12-26 來(lái)源:電子工程網(wǎng) 瀏覽數(shù):260

  太空天氣(space weather)預(yù)報(bào)員將獲得一種重要的新工具,能在地球磁場(chǎng)可能損害關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、導(dǎo)致預(yù)測(cè)中斷時(shí)先獲得警報(bào)──因?yàn)槊绹?guó)國(guó)家大氣與海洋管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)準(zhǔn)備發(fā)射一顆深太空氣候觀測(cè)衛(wèi)星(Deep Space Climate Observatory,簡(jiǎn)稱(chēng) DSCOVR),用以監(jiān)測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)。
  DSCOVR預(yù)定于2015年1月23日以SpaceX的獵鷹9號(hào)(Falcon 9)火箭搭載,從美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維爾角(Cape Canaveral)發(fā)射升空;如果一切順利,這顆衛(wèi)星將花110天到達(dá)位于地球與太陽(yáng)之間一個(gè)穩(wěn)定的拉格朗日點(diǎn)(Lagrange point)軌道。
  將運(yùn)行于距離地球100萬(wàn)英哩遠(yuǎn)的NOAA太空天氣觀測(cè)衛(wèi)星,會(huì)是第一個(gè)用于偵測(cè)由太陽(yáng)發(fā)出之地磁風(fēng)暴(geomagnetic storm)的深太空早期預(yù)警系統(tǒng),將取代已經(jīng)服役17年的美國(guó)太空總署(NASA)研究衛(wèi)星,并攜帶兩個(gè)NASA的感測(cè)裝置,用以監(jiān)測(cè)地球大氣層的臭氧與懸浮微粒(aerosol)水平,以及地球輻射的變化。
  NOAA 的官員近日表示,他們預(yù)計(jì)來(lái)自DSCOVR的數(shù)據(jù)以及新的太空天氣觀測(cè)模型可在2015年秋天上線;新衛(wèi)星有助于讓預(yù)報(bào)員預(yù)測(cè)區(qū)域性的地磁風(fēng)暴。美國(guó)國(guó)家氣象局局長(zhǎng)Louis Uccellini則指出,精準(zhǔn)的太空天氣預(yù)報(bào)始于可靠的觀測(cè),DSCOVR將提供必要的觀測(cè)數(shù)據(jù),有助于為受到太空天氣影響的產(chǎn)業(yè)提供指標(biāo)性的關(guān)鍵預(yù)測(cè)。
  停放在NASA位于馬里蘭州Greenbelt之高達(dá)德太空飛行中心的DSCOVR 航天飛機(jī)(來(lái)源:NASA)
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   隨著地球上的通訊網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越密集、人們?cè)絹?lái)越仰賴(lài)電子設(shè)備,太空天氣所帶來(lái)的威脅性也逐漸加深;而太空天氣沖擊可能對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星導(dǎo)航以及其他關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施造成沖擊的憂(yōu)慮,促使美國(guó)有關(guān)當(dāng)局NOAA、NASA以及美國(guó)空軍連手推動(dòng)DSCOVR的發(fā)射,以提供更精良的太空天氣觀測(cè)與預(yù)報(bào)工具。
  在太空天氣所帶來(lái)的各種影響中,值得憂(yōu)慮的包括太陽(yáng)風(fēng)暴可能破壞未做好防護(hù)措施的衛(wèi)星電子、使通訊中斷,或是損壞GPS衛(wèi)星與地面上的電網(wǎng);若DSCOVR能更早幾個(gè)小時(shí)針對(duì)太空天氣威脅發(fā)出警報(bào),將大大有助于政府有關(guān)當(dāng)局以及網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)商針對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球磁場(chǎng)帶來(lái)的效應(yīng)預(yù)做準(zhǔn)備。
  一旦到達(dá)太陽(yáng)軌道,DSCOVR將開(kāi)始觀測(cè)被稱(chēng)為“太陽(yáng)風(fēng)(solar wind)”、從太陽(yáng)連續(xù)不斷吹出的帶電粒子;相關(guān)數(shù)據(jù)將被應(yīng)用于提供太空天氣預(yù)測(cè),好讓基礎(chǔ)建設(shè)營(yíng)運(yùn)商盡可能取得更先期的地磁風(fēng)暴預(yù)警。
  地磁風(fēng)暴是吹向地球的太陽(yáng)風(fēng)與地球磁場(chǎng)──或稱(chēng)為磁層結(jié)構(gòu)(magnetosphere)碰撞所導(dǎo)致,太陽(yáng)風(fēng)暴所導(dǎo)致的地磁風(fēng)暴可能會(huì)癱瘓通訊、導(dǎo)航以及電網(wǎng),嚴(yán)重的風(fēng)暴甚至?xí)谷鄙俜雷o(hù)措施的電子裝置報(bào)銷(xiāo)。舉例來(lái)說(shuō),更早期的警報(bào)能讓公用事業(yè)機(jī)構(gòu)取得更多時(shí)間執(zhí)行緊急應(yīng)變程序,以將災(zāi)害程度降到最低,而DSCOVR就會(huì)是地球抵抗太陽(yáng)風(fēng)暴的前哨。
  “DSCOVR的數(shù)據(jù)將驅(qū)動(dòng)我們正在開(kāi)發(fā)的最新預(yù)測(cè)模型,”NOAA太空天氣預(yù)測(cè)中心主任Tom Berger表示,目前該機(jī)構(gòu)對(duì)太空天氣的預(yù)測(cè)能力只限于對(duì)地磁狀態(tài)的預(yù)報(bào),新添加來(lái)自深太空的觀測(cè)信息,將可實(shí)現(xiàn)全球與區(qū)域性的太空天氣預(yù)測(cè):“如此我們能看到地球的哪些部分會(huì)特別受到來(lái)自太陽(yáng)之地球空間擾動(dòng)影響。”
  NOAA的衛(wèi)星與信息服務(wù)部門(mén)主管Stephen Volz補(bǔ)充指出,DSCOVR將可提供不間斷的太空天氣觀測(cè)信息,而且更詳細(xì);未來(lái)NOAA將在位于馬里蘭州Suitland的一個(gè)控制中心操縱DSCOVR。NASA已經(jīng)將該衛(wèi)星的太陽(yáng)風(fēng)感測(cè)裝置翻新,并將負(fù)責(zé)衛(wèi)星的發(fā)射與啟動(dòng);在低地球軌道擁有一群衛(wèi)星的美國(guó)空軍也贊助并將協(xié)力執(zhí)行1月份的SpaceX火箭發(fā)射。

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