一項革命性的太空技術正逐步成為現(xiàn)實，它將利用太陽光驅(qū)動的太陽帆衛(wèi)星，為科學家提供更早期的太空天氣預警。這項技術有望顯著提高對地磁暴等可能破壞地球技術系統(tǒng)的太空天氣事件的預測能力。

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）太空天氣觀測辦公室的研究運營和項目規(guī)劃部主任伊爾凡·阿齊姆形象地解釋了太陽帆的工作原理：“想象一下帆船在海上航行，太陽帆也是同樣的原理，只不過我們不再依賴空氣，而是利用太陽發(fā)出的光子來驅(qū)動衛(wèi)星。”

阿齊姆進一步強調(diào)：“這是一項極具創(chuàng)新性的技術。傳統(tǒng)上，衛(wèi)星的移動依賴于推進系統(tǒng)，而太陽帆則為太空旅行提供了一種既經(jīng)濟又高效的新途徑。”

NOAA太空天氣觀測辦公室負責管理和運營一系列在太空中運行的衛(wèi)星系統(tǒng)，這些衛(wèi)星從地球和太陽之間的觀測點收集關鍵數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被用于生成太空天氣預報，幫助預報員發(fā)布監(jiān)測和預警信息，預測太陽耀斑是否可能對地球、其他太空技術或宇航員構成威脅。

目前，包括美國國家航空航天局（NASA）的高級成分探測器（ACE）和NOAA的深空氣候觀測站（DSCOVR）在內(nèi)的多個太空任務正在監(jiān)測太陽活動。太陽風，由來自太陽日冕層的電子和質(zhì)子組成，與地球上的微風截然不同。密切關注太陽風至關重要，因為當它與地球接觸時，會與地球磁場相互作用，在極地附近產(chǎn)生極光；如果太陽風足夠強烈，還可能引發(fā)地磁暴。

盡管監(jiān)測機構能夠提前發(fā)布太陽風警報，但對于可能影響電網(wǎng)、GPS系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)和空中交通等不同技術系統(tǒng)的太陽風，更長的預警時間仍然至關重要。NOAA的“未來太空天氣”計劃旨在通過未來的衛(wèi)星任務提前預警地磁暴，這需要找到太陽耀斑爆發(fā)后盡早獲取數(shù)據(jù)的方法，并在更接近太陽的地方進行測量。

這正是太陽帆技術發(fā)揮作用的地方。阿齊姆表示：“太陽帆使我們能夠以更高效的方式突破拉格朗日1點（L1），這是目前最先進的太陽觀測位置。L1點提供了一個相對穩(wěn)定的軌道，可以持續(xù)無遮擋地觀察太陽活動。然而，如果想進一步靠近太陽，就必須使用化學火箭。太陽帆則為我們航行到L1點上游提供了一種經(jīng)濟有效的方式。”

L1點位于太陽和地球之間，距離地球約150萬公里。在這個位置，航天器可以保持相對靜止，持續(xù)觀測太陽活動。研究人員指出，讓衛(wèi)星離太陽越近，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)。

通過使用太陽帆，航天器可以航行到太陽風的上游，這將使預警時間提前50%。這還可以讓衛(wèi)星位置不再局限于過去45年來一直使用的L1點。

在最近的AMS年會上，NOAA分享了該項目的最新進展。作為與NASA合作的“太陽巡航器”項目的一部分，NOAA正在建造全尺寸的太陽帆。部署后，這面太陽帆將覆蓋約1653平方米的面積。除了位于中心部位、配備纜軸和帆展開系統(tǒng)的航天器外，太陽帆還包括四個獨立的帆面。每個帆面都將獨立建造，預計將于2026年2月全部完工。

阿齊姆表達了他的興奮之情：“這項技術將不同學科緊密結合在一起?？吹讲牧峡茖W和其他學科的新進展幫助我們在太空氣象領域取得所需突破，這真的令人振奮。”

如果一切按計劃進行，NOAA希望在2029年通過拼車發(fā)射服務將航天器送入太空。這一項目的成功實施將標志著太陽帆技術從理論走向?qū)嵺`的重要一步，為未來的太空探索和天氣預警提供新的可能。