空間站航天員出艙任務,為什麼要看空間中的“天氣預報”

天氣影響著人們的生活,我們可以根據天氣預報,來決定明天出門是否帶傘。對於處在空間站的航天員來說,出艙也要根據空間中的“天氣預報”。中國空間站位於地球軌道,在那裡沒有地球大氣的防護,遭受高能粒子輻射的可能性大大增加。

空間站航天員出艙任務,為什麼要看空間中的“天氣預報”

事實上,在地球表面也有本底輻射,它們是自然界原本就存在的輻射,強度是非常輕微的。一般來說,在本底輻射的輻照之下,人體細胞能很快就能自我修復。但是,如果輻射強度再大一點的話,那麼它就能對細胞中的原子進行電離,造成細胞的永久損傷或死亡,此時細胞就無法修復,人體也會出現各種不適,甚至會導致癌症的發生。

在航天員出艙任務活動中,他們不僅要面臨低溫、真空等挑戰,還要和空間輻射作鬥爭。他們脫離了空間站厚實艙壁的保護,受到空間輻射威脅將大大增加。雖然還有一層厚厚的艙外航天服,但和空間站內部相比,防護能力不可避免要大打折扣。因此選擇合適的地點和時間出艙,能減少航天員受輻射的劑量,從而減輕輻射對身體的損傷,所以空間“天氣預報”是十分必要的。

空間站航天員出艙任務,為什麼要看空間中的“天氣預報”

一般來說,在空間站上會遭受到三種類型的輻射:宇宙射線、太陽爆發和地球輻射帶。

宇宙射線來自於宇宙中的大事件,如超新星爆發或中子星合併等。我們知道,白矮星的質量上限為1。44倍太陽質量。但是,當它從其伴星吸收物質的時候,它的質量可能會超過上限,此時就會發生Ⅰ型超新星爆發。又或者,超大質量恆星中的緻密鐵核坍縮成中子星的時候,也會發生Ⅱ型超新星爆發。不管是超新星爆發還是中子星合併,它們都會發射出高能粒子。不過,由於我國空間站軌道高度和傾角都較低,地球磁場會遮蔽掉大部分的宇宙射線,因此影響較小。

太陽爆發會產生大量的高能粒子流,這些粒子一般主要是質子,因此也被稱為太陽質子事件。一般來說,由於我國空間站處於低地球軌道,還在地球磁場的影響範圍之內,因此一般級別的太陽爆發基本不會影響空間站和航天員的安全。但是,級別較高的太陽爆發就比較可怕,它產生的高能粒子會影響到航天員艙外活動的安全性,有時它甚至會癱瘓掉空間中的衛星。

空間站航天員出艙任務,為什麼要看空間中的“天氣預報”

地球輻射帶是高能帶電粒子被地球磁場捕獲而形成的一個區域,它分為內輻射帶和外輻射帶。我國空間站在高度500公里以下的軌道,它處於內輻射帶的底部。在這一區域主要是質子,但能量相對不高,並且主要集中在南大西洋異常區。因此,航天員的出艙活動要避開這些區域。

空間站航天員出艙任務,為什麼要看空間中的“天氣預報”

我國中科院空間科學中心承擔著載人航天空間環境的保障,他們需要進行空間天氣預測來幫助航天員規避輻射,提供及時的空間環境預報資訊。