太陽活動引發特大地磁暴，曾使數十顆衛星脫軌，此次將有何影響？
據國家空間天氣監測預警中心消息，北京時間4月24日凌晨2時，地球發生了一場特大地磁暴，預計將持續兩天左右。這是第25個太陽活動周期以來，地球經歷的最強地磁暴。
據報道，地磁暴曾經使馬斯克的38顆“星鏈”衛星脫軌。而大約一周前，我國自主研發的氣象衛星之一——風云三號G星發射升空，正飛往工作軌道，此次地磁暴將如何影響G星？
來自太陽的“沖擊波”引發地磁暴，預計將持續兩天左右
昨天（24日）凌晨，地球發生了一次特大地磁暴，Kp指數（即全球磁場指數，其反映的是每三小時地球磁場活動的情況，數值越大對應的地磁活動越強）達到了少見的“8”。
北京時間4月24日凌晨2時，太陽引發了特大地磁暴，圖為24日地磁活動水平與往日數據的對比。國家空間天氣監測預警中心供圖
據中國科學院空間環境研究預報中心介紹，在北京時間2023年4月22日凌晨兩點，太陽和日球層觀測臺（SOHO衛星）監測到一次伴隨M1.7級太陽耀斑的全暈日冕物質拋射（簡稱“CME”），CME正是產生這次地磁暴的直接原因。此次CME來自于太陽活動區AR3283的耀斑和暗條聯合爆發。
也就是說，此次地磁暴由太陽產生的“沖擊波”引發。據介紹，此次地磁暴過程是由日冕物質拋射作用產生的，是典型的太陽爆發。當這些攜帶太陽能量的物質以數百千米每秒的高速飛離太陽表面時，就會形成類似爆炸沖擊波的效果，快速傳遞到太陽系的各處。在它的作用下，地球磁場發生了方向以及大小的明顯變化，地磁暴就隨之發生了。
中國科學院空間環境研究預報中心在24日下午3時發布消息稱，此次地磁暴事件仍將持續1天左右。
中國科學院空間環境研究預報中心制作的CME到達地球的模擬示意圖。中國科學院空間環境研究預報中心供圖
地磁暴威脅航天器運行，馬斯克曾有38顆“星鏈”衛星脫軌
地磁暴對地面通信和航天器運行威脅很大。
在2022年2月，由馬斯克創辦的美國太空探索技術公司（SpaceX），將49顆星鏈衛星發射升空。由于受到地磁暴影響，其中38顆“星鏈”衛星無法進入軌道。而當時的地磁暴強度只是最小級別。
為何地磁暴會對航天器造成如此大的影響？
中國氣象局國家空間天氣監測預警中心首席預報員薛炳森表示，軌道高度在300公里以下的衛星受地磁暴影響是非常大的，而SpaceX的星鏈當時的軌道正好處于這一高度范圍內。
薛炳森解釋，2022年那場地磁暴發生后，給地球兩極地區注入了巨大能量，隨后能量傳遞到高層大氣中，造成大氣被加熱，并向低緯擴散。低層大氣受熱膨脹后，導致衛星軌道上的大氣密度增加，使得衛星所受阻力增大。然而，由于沒有準確預估衛星受地磁暴影響的嚴重程度，無法做出調整，所以才導致衛星無法進入預定軌道。經過對比可以發現，一年多以前的那場地磁暴和最近的地磁暴相比只能算“小巫見大巫”。
風云三號E星空間極紫外望遠鏡觀測到的太陽影像。國家空間天氣監測預警中心供圖
新近發射升空的G星將降低數百米，已有應對地磁暴之法
大約一周前，氣象衛星之一——風云三號G星發射升空，正飛往目的地，而此次特大地磁暴將會造成衛星偏離正常軌道，降低數百米的高度。“這次地磁暴強度很大，算得上是十多年一遇。”薛炳森說。
他介紹，衛星對這次地磁暴早有準備，在發射G星之前，國家空間天氣監測預警中心就為G星研究出了一套新的衛星軌道預報方法，已經將地磁暴作為影響軌道的變量考慮在內。
“如果沒有考慮到地磁暴對衛星的影響，那么對衛星軌道位置的計算就會有偏差，基于計算出的錯誤位置，就找不到衛星了。”薛炳森告訴記者，“我們對這次特大地磁暴進行了充分的預報，并把相應信息提供給了衛星控制單位，以便及時調整工作參數。”
在薛炳森看來，這場劇烈的空間天氣，可以看作是對新預報方法的試驗。他介紹：“以往的軌道預報是定性預報，只能說衛星比正常位置高了或者低了。這套預報方法則真正實現了對衛星位置的定量預報，而且對所有近地軌道衛星都適用，我們正考慮把這套方法推廣出去。”
在今年的三四月份，地球也出現了地磁暴，在其影響下，國家空間天氣監測預警中心對衛星位置做出了準確預報。同時，預警中心也對此次地磁暴進行了及時的預報、監測，還沒有到達業務運行所需軌道的G星，在軌道降低后將調整路徑，繼續前往目的地，以履行其在太空中的任務。
風云三號G星太陽能板展開示意圖。中國氣象局供圖
強太陽活動將越來越頻繁，如何科學應對地磁暴？
地磁暴由太陽活動引發。太陽活動具有11年左右的周期，從2019年12月份開始，太陽進入了第25個太陽活動周期。薛炳森表示，太陽將進入本活動周期的峰年，強太陽活動總體上會越來越頻繁。
最近一年多以來，太陽活動明顯增強，強爆發事件時有發生，國家空間天氣監測預警中心對太陽活動和空間天氣進行了密切監測并發布預報，為相關部門提供服務和決策依據。
地磁暴威力如此大，應該如何規避和減小它帶來的威脅？薛炳森表示，規避地磁暴威脅最有效的手段就是“準確預報有可能發生的地磁暴”。
我國對空間天氣事件非常重視。國家空間天氣監測中心在地面布設了多臺望遠鏡，在風云衛星上也有對紫外波段的成像觀測設備以及對軟X射線的流量、多能段的太陽高能粒子流量的監測，為空間天氣預報提供了重要支撐。
預報地磁暴、預報衛星的軌道都是空間天氣預報人員的工作內容。“此次事件對空間天氣預報人員來說是一次很好的實戰演練，我們有信心去應對未來的太陽爆發事件。”薛炳森說。
在北京時間24日20時，當G星經過衛星地面站時，基于最新的軌道預報結果，國家空間天氣監測中心再次準確捕捉到了它的位置，顯示其運行情況正常。
新京報記者 王景曦
編輯 陳靜 校對 劉越
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