围绕太阳活动引发的空间天气风险,如何更早识别太阳爆发的前兆、为地面与轨系统争取更充足的应对时间,已成为空间安全领域的重要议题。鉴于此,我国日地L5太阳探测工程“羲和二号”正式进入实施准备阶段,计划于2028年至2029年择机发射,目标指向日地引力平衡点之一的L5点,力争在观测视角、长期驻留与预警能力上实现关键拓展。 从“问题”看,太阳耀斑、日冕物质抛射等强烈活动会扰动近地空间环境,对卫星运行、导航通信、航空航天任务乃至电力系统安全带来连锁影响。当前国际上太阳探测器数量已达70余颗,但观测布局高度集中于日地连线附近,视角相对单一,难以在太阳活动区转向地球可见面之前提供更早的先验信息,空间天气预警在“提前量”和“立体化”上仍有提升空间。 从“原因”分析,此布局与任务设计取舍密切涉及的。日地L1、L2等位置便于与地球通信和数据回传,长期以来是探测任务的优先选择。相比之下,L5位于地球绕日轨道的“后方”,与太阳、地球共同构成近似等边三角形,部署与长期运行上对工程组织和任务规划提出更高要求。也正因其稀缺性,L5被视为开展“旁观者”式观测的重要窗口,可太阳活动区尚未转入地球正对方向时提前监测,为预警争取时间。 从“影响”层面看,“羲和二号”若按计划实施,将为我国太阳物理研究与空间天气业务化能力带来双重增益。一上,任务将从不同于近地视角的新方位、结合新的波段开展观测,获取太阳磁场及相关活动的精细测量数据,推动建立更完整的太阳爆发三维物理模型,为理解太阳活动的触发机制和演化规律提供数据支撑。另一方面,L5视角有望更早发现并连续跟踪太阳活动区。据专家介绍,相较地球视角可提前四到五天观测到可能影响地球的活动现象,尤其是太阳耀斑、日冕物质抛射等灾害性空间天气事件,这将提升预警预报的时效性与确定性,为卫星运营、航天发射组织、关键基础设施防护等争取更充分的准备周期。 从“对策”角度,推进此类前沿探测任务,需要科学目标与工程约束协同匹配。其一是轨道与驻留策略。L5作为相对稳定的引力平衡区域,有利于航天器以较低能耗维持轨道,实现更长时间的连续观测;据介绍,“羲和二号”设计寿命可达7年,长期序列观测将有助于从个例研究走向统计规律,提高模型的可验证性。其二是观测体系与业务衔接。仅有科学发现还不够,更关键的是将观测数据转化为可用的预警产品,形成从观测、反演、建模到预报的闭环,并与现有近地监测网络、地基观测站以及相关行业用户建立稳定的数据与服务接口。其三是关键技术与风险管控。面向深空环境的长期运行,对载荷稳定性、热控、电源与通信链路提出更高要求,需要工程论证阶段充分评估冗余设计与在轨维护策略,确保任务可靠可靠。 从“前景”判断,“羲和二号”的启动也体现出我国“探日”布局的持续推进。2021年10月,我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”成功发射,标志着我国进入空间探日新阶段。最新信息显示,“羲和号”已超期服役且运行状态良好,持续积累观测经验和技术能力。随着“羲和二号”面向L5的任务规划落地,我国太阳探测有望在“从单点到多视角、从试验到体系、从科学到应用”上迈出更大步伐,并与国家空间天气监测预警体系建设形成合力,为航天强国和空间安全能力建设提供更坚实的支撑。
太阳活动与人类社会运行密切对应的。“羲和二号”的启动,标志着我国太阳探测正从“点”的观测迈向“面”的立体监测。通过在日地L5点部署新的观测平台,我国将有望获得对太阳活动更全面、更深入的认识,进而提升空间天气预报的准确性和及时性。这既是科学探索的重要进展,也是提升空间安全保障能力的关键举措。随着“羲和二号”顺利实施,我国有望在太阳物理研究与空间天气服务能力上取得更多成果。