一項(xiàng)革命性的太空技術(shù)正逐步成為現(xiàn)實(shí)，它將利用太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)帆衛(wèi)星，為科學(xué)家提供更早期的太空天氣預(yù)警。這項(xiàng)技術(shù)有望顯著提高對(duì)地磁暴等可能破壞地球技術(shù)系統(tǒng)的太空天氣事件的預(yù)測(cè)能力。

美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）太空天氣觀測(cè)辦公室的研究運(yùn)營(yíng)和項(xiàng)目規(guī)劃部主任伊爾凡·阿齊姆形象地解釋了太陽(yáng)帆的工作原理：“想象一下帆船在海上航行，太陽(yáng)帆也是同樣的原理，只不過(guò)我們不再依賴空氣，而是利用太陽(yáng)發(fā)出的光子來(lái)驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星?！?/p>

阿齊姆進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：“這是一項(xiàng)極具創(chuàng)新性的技術(shù)。傳統(tǒng)上，衛(wèi)星的移動(dòng)依賴于推進(jìn)系統(tǒng)，而太陽(yáng)帆則為太空旅行提供了一種既經(jīng)濟(jì)又高效的新途徑?！?/p>

NOAA太空天氣觀測(cè)辦公室負(fù)責(zé)管理和運(yùn)營(yíng)一系列在太空中運(yùn)行的衛(wèi)星系統(tǒng)，這些衛(wèi)星從地球和太陽(yáng)之間的觀測(cè)點(diǎn)收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于生成太空天氣預(yù)報(bào)，幫助預(yù)報(bào)員發(fā)布監(jiān)測(cè)和預(yù)警信息，預(yù)測(cè)太陽(yáng)耀斑是否可能對(duì)地球、其他太空技術(shù)或宇航員構(gòu)成威脅。

目前，包括美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的高級(jí)成分探測(cè)器（ACE）和NOAA的深空氣候觀測(cè)站（DSCOVR）在內(nèi)的多個(gè)太空任務(wù)正在監(jiān)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)。太陽(yáng)風(fēng)，由來(lái)自太陽(yáng)日冕層的電子和質(zhì)子組成，與地球上的微風(fēng)截然不同。密切關(guān)注太陽(yáng)風(fēng)至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)它與地球接觸時(shí)，會(huì)與地球磁場(chǎng)相互作用，在極地附近產(chǎn)生極光；如果太陽(yáng)風(fēng)足夠強(qiáng)烈，還可能引發(fā)地磁暴。

盡管監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)能夠提前發(fā)布太陽(yáng)風(fēng)警報(bào)，但對(duì)于可能影響電網(wǎng)、GPS系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)和空中交通等不同技術(shù)系統(tǒng)的太陽(yáng)風(fēng)，更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間仍然至關(guān)重要。NOAA的“未來(lái)太空天氣”計(jì)劃旨在通過(guò)未來(lái)的衛(wèi)星任務(wù)提前預(yù)警地磁暴，這需要找到太陽(yáng)耀斑爆發(fā)后盡早獲取數(shù)據(jù)的方法，并在更接近太陽(yáng)的地方進(jìn)行測(cè)量。

這正是太陽(yáng)帆技術(shù)發(fā)揮作用的地方。阿齊姆表示：“太陽(yáng)帆使我們能夠以更高效的方式突破拉格朗日1點(diǎn)（L1），這是目前最先進(jìn)的太陽(yáng)觀測(cè)位置。L1點(diǎn)提供了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的軌道，可以持續(xù)無(wú)遮擋地觀察太陽(yáng)活動(dòng)。然而，如果想進(jìn)一步靠近太陽(yáng)，就必須使用化學(xué)火箭。太陽(yáng)帆則為我們航行到L1點(diǎn)上游提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的方式?！?/p>

L1點(diǎn)位于太陽(yáng)和地球之間，距離地球約150萬(wàn)公里。在這個(gè)位置，航天器可以保持相對(duì)靜止，持續(xù)觀測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)。研究人員指出，讓衛(wèi)星離太陽(yáng)越近，就能越快獲得太空天氣事件發(fā)生之前、期間和之后的數(shù)據(jù)。

通過(guò)使用太陽(yáng)帆，航天器可以航行到太陽(yáng)風(fēng)的上游，這將使預(yù)警時(shí)間提前50%。這還可以讓衛(wèi)星位置不再局限于過(guò)去45年來(lái)一直使用的L1點(diǎn)。

在最近的AMS年會(huì)上，NOAA分享了該項(xiàng)目的最新進(jìn)展。作為與NASA合作的“太陽(yáng)巡航器”項(xiàng)目的一部分，NOAA正在建造全尺寸的太陽(yáng)帆。部署后，這面太陽(yáng)帆將覆蓋約1653平方米的面積。除了位于中心部位、配備纜軸和帆展開(kāi)系統(tǒng)的航天器外，太陽(yáng)帆還包括四個(gè)獨(dú)立的帆面。每個(gè)帆面都將獨(dú)立建造，預(yù)計(jì)將于2026年2月全部完工。

阿齊姆表達(dá)了他的興奮之情：“這項(xiàng)技術(shù)將不同學(xué)科緊密結(jié)合在一起?？吹讲牧峡茖W(xué)和其他學(xué)科的新進(jìn)展幫助我們?cè)谔諝庀箢I(lǐng)域取得所需突破，這真的令人振奮?！?/p>

如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，NOAA希望在2029年通過(guò)拼車(chē)發(fā)射服務(wù)將航天器送入太空。這一項(xiàng)目的成功實(shí)施將標(biāo)志著太陽(yáng)帆技術(shù)從理論走向?qū)嵺`的重要一步，為未來(lái)的太空探索和天氣預(yù)警提供新的可能。