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《科学时报》空间天气十年回顾与展望连载之一

  科学时报10年空间天气回顾与展望系列1:人类进入太空时代的“护航”科学

  太空天气(学习)又称空间天气(learning),是从90年代到21世纪的人类,对空间技术发展的历史依赖性越来越大,在这个背景下,一个相对较新的领域迅速发展科学。它考察了对流层中太阳大气层以外地球空间环境中最危险的变化,这是对空间技术系统最危险的变化,包括有关电磁辐射,带电粒子,等离子体和介质的信息。突然的,短期的,大气环境动态变化,在此基础上建立各类空间天气模式,空间天气变化及其影响预测,保护航天,通信,导航,定位,资源等诸多人类活动调查,灾害监测,救灾,输电,油气运输,金融,贸易等安全,高效运行,以及宇航员和极地高原飞行机组人员和乘客的“健康与生命安全”等。正如美国宇航局2006 - 2016年的战略计划指出的那样,“由于太空天气对人类的危害越来越大,因此认识和减少太空天气对人类的有害影响已经迫在眉睫”。美国太空物理学家M. Dryer博士在70年代初期的“太阳活动观测与预测”序言中,1995年美国在制定国家空间天气战略计划后开始普及这个词语,国家的空间物理学家同时也提出了这个概念,并受到国家科学基金会地球科学部和有关政府部委的关注,空间天气也是一个术语,根据科学家的定义美国指的是太阳风,磁层,电离层和热层,可以影响天基和基础技术系统的正常运行以及可靠性,条件或状态,即e捍卫人类的健康和生命。 “经过空间物理学几十年的发展,已经成为对社会发展作出了实实在在贡献的”硬科学“,也是进入科学与应用紧密结合的新的发展阶段的一个标志。综合了当前的认识,我们提出:空间天气是一种以空间物理科学技术为基础,重点研究,预测空间环境和太阳系在突发性,剧烈性,高度动态变量和短期地面技术体系和人类健康与生命的条件变化及其影响,探索空间天气的奥秘,确保人类空间活动的安全;空间天气诞生和发展的主要驱动力科学是空间技术在空间天气奥秘的社会发展和科学探索中的应用,科学与应用的结合是科学的空间气象科学的灵魂与价值体现。我国对空间天气科学的关注也已经长达数十年之久,特别是在太阳活动,无线电波和地磁的研究方面,如今随着我国在空间和通信方面的发展,从1997年5月在国家自然科学基金委地球科学部主持的第一届全国空间天气学术研讨会和该组织举办的中国空间天气研究将在国家自然科学基金技术部,国家发展和改革委员会,基金委关注并大力推动,通过中国科学院,信息产业部,教育部,中国地震局,中国气象局的直接参与,以及热心的支持中国的科学界和国际空间科学家,经历了十年(1997〜2007)十年的发展。回顾过去十年的历程,不仅会给我们一些重要的启示,经验和教训,而且也会激励我们为实现未来十年保障能力的跨越式发展而奋力前行。下面介绍空间天气的发展过程,对近十年来的发展和未来十年的发展作出一些评论和展望。
从1957年卫星进入太空开始认识宇宙,人类已经进入太空时代。还启动了一些旨在科学探索日本和地球知识的卫星计划,如ISTP等。美国空间环境实验室是一个民用空间气象服务机构,于1965年正式成立。一般来说,从1965年到1994年,可以认为是国际空间天气开始30年以来,环境。在这30年间,大量的卫星进入了从太阳到地球的广阔空间,如IMP(行星际监测),GOES(地球同步环境),Helios,Yohkoh(阳光),Equator(赤道),UARS上层大气研究),FAST(快速极光快照),Geotail,WIND,Interball,Polar和Voyager 1 2(Travelers 1,2)对日本 - 日本体系的基本现象,过程和结构进行了探索和研究。这是一个以自然现象知识和空间知识获取为主线的发展阶段。在此期间,1989年3月发生的特大,空间灾难性天气事件给天基地基技术系统和宇航员的安全造成了巨大损失和严重威胁。因此,太阳科学高峰期的卫星提前退出,跟踪中丢失了约6000个目标,低纬度地区的无线电通信几乎完全中断,舰船和飞机的导航系统失灵,磁控态度也很困难。加拿大魁北克省的输电系统遭到破坏,600万居民停电九小时后,卫星的指挥系统受到破坏或永久损坏,宇航员和高空的乘客受到了危险的辐射。这一事件震惊了国际社会,引起了有关政府和各界人士的高度关注。人们怎样才能进一步发展地球和空间的空间探索和研究,并利用所获得的知识来减少和避免由于空间灾难性天气造成的巨大损失?这个重大问题是指有关的国家政府和空间科技界。这为空间天气科学的到来和快速发展带来了新的历史机遇。社会发展的空间,科学技术与空间的天气关系开始成为共同的安全
太空的天气关系与社会发展是上世纪90年代人们认识到的一个新现实。早在1849年,英国人巴洛就注意到极光出现时的电报骚乱。第二次世界大战期间,有关政府开始资助一个类似的空间天气预报中心来发展无线电通信,但作为一个科学的理解,它提到了议程,或是在1989年3月特大空间的灾难性天气事件之后发生的事情。事件发生的影响非常广泛,首次使人类意识到空间灾难性天气对人类航天,通信,导航,电网,宇航员的健康和人类健康的高科技活动,空间安全带来巨大损失和严重威胁。随后的观察和研究表明,上述主要的与太空有关的灾难几乎每年都发生。因此,作为社会发展,科学技术进步和空间安全的新领域,欧美一些发达国家高度关注空间天气为国家行为。美国是最关心空间天气的国家之一,正如一些美国政客所认为的:“太空系统是我们安全,社会和经济的重要组成部分”,“为了捍卫太空活动,我们一必须采取的步骤是更多地了解那里的情况“等等。因此,美国认为空间状态是军事发展的两个基石之一。另外,欧空局也非常关心空间天气的好处。欧空局在欧洲空间天气项目成效分析报告中指出,空间天气计划与欧洲实体,政府,军队,跨国公司,中小企业和个人用户有着多方面的利益关系。它们包括: - 战略利益 - 提高欧洲的工业,军事,科技和科学独立性。如减少对非欧洲资源对空间天气预报,预警,影响和破坏分析的依赖,提高欧洲防务力量的效率和独立性,更好地利用雷达系统来提高空中和海上安全和军事效率和增长机会为信息系统,空间平台,探测器,发射服务和基础设备等高科技领域的欧洲工业。经济效益 - 将提高用户的业务竞争力。如降低卫星运行成本,提高卫星可靠性和预期寿命,提高发射可靠性,减少宇航员的辐射照射,降低癌症风险,降低飞机安全和人员暴露的风险;减少地面电网中断以及提高航天器保险公司的竞争力。科技兴趣 - 促进新产品和新兴产业的发展。如新型探测器的发展,微型卫星等新型平台技术和新型数据处理技术;发展空间天气变化和减缓空间天气现象的新技术;并在广泛的领域推动纯粹的基础和应用研究。教育兴趣 - 提高对科学,空间和空间天气如何影响他们的生活的理解。增加大学课程的权重,增加学生对基础科学和空间问题的认识,从中可以看出,空间天气(学习)已经成为社会发展,科学技术进步和空间安全的共识。一种为人类进入空间和空间发展而护送太空技术的科学,这是它成为当今世界上最热门的科学技术之一的根本原因。

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