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空间环境产品订阅服务

    随着空间环境预报技术的发展以及预报产品和服务内容的增多,为了更好地服务于各类空间环境用户,实现以用户体验为主的服务宗旨,空间环境预报中心(以下简称“预报中心”)提供了面向用户的电子邮件及手机短信主动推送功能。用户可以通过预报中心门户网站(www.sepc.ac.cn)进行产品订阅,选择感兴趣的空间环境产品,成功订阅后即可免费享受相应的短信或邮件推送服务。

一、 产品内容

    用户可以订阅的空间环境产品包括环境预报、事件警报和事件通报三大类,具体内容参见表1

        用户可以通过预报中心门户网站中“产品服务”下面的“产品介绍”栏目,查看环境预报、事件警报和事件通报的相关产品简介。图1为“环境预报产品简介”网页,网页向用户介绍了产品功能、发布时间和频次、用户服务方式等信息。用户还可以通过“产品服务”下面的“能力介绍”栏目,了解预报中心的空间环境预报、空间碎片预警等能力。

1 “环境预报产品简介”页面

二、 订阅流程

    用户可以通过如下四个步骤完成产品订阅工作:

    第一步,登入空间环境预报中心门户网站,访问“产品订阅”栏目。

    第二步,注册为新用户。如需申请手机短信产品,注册时必须填写手机号码,并设置短信接收时间,默认为全天实时接收。如果你担心半夜的突发空间环境事件短信会打扰睡眠,可以将接收短信的时间范围设定在白天,如8:00-16:00

    第三步,注册成功,等待审核。审核通过后,您将接收到系统发出的一封邮件。

    第四步,订阅所需产品。如需订阅警报产品,订阅时请选择警报级别。警报级别分为黄色、橙色和红色三个级别,默认订阅的是黄色及以上级别警报。图2为“产品订阅”网页。 

2 “产品订阅”网页

    短信服务订阅成功后,系统将产品发送至用户指定的手机号码;邮件服务订阅成功后,系统将产品发送至用户指定的电子邮箱。如欲调整已订阅的产品或更新个人账户信息,请访问预报中心的“产品订阅”网页,登陆注册账户进行修改。

三、 产品示例

    图3为短信服务和邮件服务的产品示例,其中图3-a)显示了2017423日地磁暴警报短信的手机界面,图3-b)20174月份空间环境月报邮件中的PDF附件截图。

     

3 订阅产品示例

    欢迎大家使用产品订阅服务!如在订阅过程中遇到任何问题,请通过sepcwebmaster@sepc.ac.cn与我们联系,我们将及时给您回复

    大家也可以通过“空间环境预报”微信公众号或“e SpaceWx”手机app来掌握空间天气最新动态。图4是“空间环境预报”微信公众号和“e SpaceWx”手机app下载的二维码。

4 “空间环境预报”微信公众号和“e SpaceWx”手机app下载的二维码

发表在 每月关注

警惕太阳活动低年的空间环境

       关注空间环境预报的朋友们可能会发现,在近期发布的每日空间环境总结中,太阳活动水平常常出现“低水平”、“极低水平”等字眼。随着第24活动周进入下降年,太阳活动水平不断下降,太阳上的黑子越来越少,耀斑爆发也陷入沉寂。据统计,2016年1月至2017年4月只有13天爆发了M级及以上级别耀斑,其余时间太阳活动均在低水平以下,占总数的97%。太阳这座随时可能爆发的“活火山”逐渐进入休眠。

图1 太阳活动进入下降年,月平均黑子数不断减小

      太阳活动周下降段的到来,是不是意味着空间环境将会风平浪静?未来几年航天器在轨运行是否将高枕无忧?实际情况完全相反,在太阳活动下降年、低年,我们需要时刻警惕以下几种空间环境现象对航天器的恶劣影响。

1、  高能电子“海啸”

        在太阳活动下降年,冕洞频繁地登上太阳活跃的舞台。冕洞是高速太阳风的源头,它喷出的高速等离子体流随太阳自转以27天左右为周期扫过地球。这些周期性出现的太阳风高速流能够引起地球磁场强烈“地震”,在近地空间外辐射带内掀起高能电子的“海啸”——高能电子暴。如图2所示为同一冕洞分别在2017年2月25日、3月25日及4月21日经过日面中央时的形态变化。该冕洞喷发出的高速流到达地球,造成三月上旬、三月底至四月初、四月底至五月初近地空间高能电子通量上升几个量级,事件持续时间最长达14天。

       太空中最为繁忙的航天器轨道——地球同步轨道正好位于外辐射带内,高能电子暴期间,轨道上激增的“杀手电子”能够穿透卫星的外壳屏蔽,在内部器件上沉积,损坏卫星材料,破坏电子器件,严重时甚至导致卫星报废。近十多年来,多颗卫星由于这种深层充电效应引发卫星故障和失效,造成了巨大的影响。例如,1998年5月19日的高能电子暴造成美国GALAXY-4通讯卫星由于内部充电而失效,造成美国80%的寻呼业务的损失,无数的通讯中断,并使金融交易陷入混乱。

图2 同一冕洞分别在2017年2月25日、3月25日及4月21日经过日面中央

2、  沉降电子“暴雨”

       在地球两极附近的高层大气中,长期存在着从空间沉降进入的高能带电粒子。空间环境活跃的时候,这些沉降粒子如同“暴雨”一般落入地球,在电离层与大气分子、原子作用,引起变幻莫测、绚丽多彩的极光现象。然而与此同时,卫星如果经过这片区域,“暴雨”中的电子就会附着到卫星的外壳上,改变卫星表面电位,电荷累积到一定程度便会引发卫星表面的静电放电。这种放电轻则影响到卫星上携带的有效载荷,重则会危及其在轨安全。高倾角的低地球轨道卫星常常会穿越这一危险区域,其中包括与我们日常生活息息相关的对地观测卫星、测地卫星、通信卫星等。

        值得注意的是,卫星遭受电子“暴雨”袭击,并不意味着负电荷能够无限地在卫星表面累积。低轨卫星位于电离层之内,这里充斥着温度较低的电离层等离子体。当卫星表面受到沉降电子轰击电位降低时,电离层中带正电的低温离子会受卫星表面吸引,与负电荷中和并缓解表面的负充电,保护卫星免受表面充电效应影响。

图3 沉降电子在卫星表面沉积,电离层离子缓解表面充电电位

       不幸的是,在太阳活动低年时,太阳极紫外辐射通量降低。它的降低会造成电离层电离降低,进而导致正电荷“补给”不足,这时被负电荷“侵害”的卫星发生表面静电放电星的几率又再次增大,卫星故障的危险系数将大大提高。图5所示为1989年至2001年低轨卫星DMSP发生表面充电事件的概率(实线)和太阳黑子数(虚线)随时间的变化情况。从图中可以看到,在太阳活动低年,表面充电事件发生率高,反倒是在太阳活动高年,表面充电事件发生率低,两者的总体变化趋势呈现了相反的关系。

图4 太阳极紫外辐射随太阳活动呈周期性变化

图5 1989年至2001年低轨卫星DMSP发生表面充电事件的概率(实线)

和太阳黑子数(虚线)随时间的变化情况

 3、  银河宇宙线“偷袭”

        卫星运行期间,除了受太阳活动、地磁活动影响之外,还暴露在来自银河系的高能宇宙线中,这些宇宙线起源于太阳系之外,主要由质子(约占87%)、α粒子(约占12%)和其他各种原子核组成。银河宇宙线能量极高,可以达到GeV量级,是引起航天器单粒子效应的原因之一。银河宇宙线高能粒子在穿过微电子器件的灵敏结时会沉积能量、产生电荷,这些电荷被器件电极收集后,可能造成器件逻辑状态的非正常改变,威胁航天器在轨安全。此外在载人航天任务中,银河宇宙线也是航天员人体辐射防护的重点。举例来说,国际空间站上航天员受到的辐射剂量当量有75%至85%(铝屏蔽厚度10cm至2cm)来自银河宇宙线。

        那么太阳活动强弱对银河宇宙线的影响如何呢?这得从源自太阳的行星际磁场说起。在太阳活动高年,太阳磁场也较强,稠密的磁场会把宇宙射线粒子阻挡在太阳系外部,也就自然的形成了一道安全的屏障。而太阳活动低年时,太阳磁场较弱,银河宇宙线就会“趁虚而入”。图6反映了在不同的太阳活动时期,行星际磁场对银河宇宙线的阻挡作用。如图可见,受到太阳活动周的影响,宇宙线强度变化也表现出明显的 11 年的周期变化。太阳活动高年时行星际磁场的作用增强,太阳系内部的银河宇宙线强度较弱,相反在太阳活动低年银河宇宙线强度达到峰值,其结果就是在人类空间活动频繁的地球周围造成负面影响。

图6 Deep River 宇宙线台中子计数率随太阳活动水平的变化

       未来几年我国将加速推进太空探索的步伐,随着越来越多的航天器进入太空,我们更不应该对空间环境掉以轻心。太阳活动低年的空间天气环境复杂多变,需要我们加强对空间环境的日常监测和预报,为航天任务保驾护航。

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2017年5月28日发生大地磁暴

北京时间2017年5月28日05:00-20:00,发生强地磁扰动。地磁有3小时达到大地磁暴水平(Kp=7),9小时达到中等磁暴水平(Kp=6),3小时达到小磁暴水平(Kp=5),3小时达到活跃水平(Kp=4)。 此次大地磁暴事件是5月23日的日冕物质抛射引起的,行星际磁场南向分量最低达到-20nT。距离上次大地磁暴的发生(2016年10月25日)已有7个月之久。

请低轨道卫星用户关注轨道变化和表面充电的影响。

关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn。

图1  2017年5月23日的CME

图2 2017年5月27-28日(世界时)发生地磁暴

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4月“风雨”知多少?数数“天舟一号”遇上的地磁暴

   2017年3月底的一次较强地磁扰动中,最大地磁Ap指数达到了54,是自去年10月以来的最大值。那么4月份“天舟一号”发射遇到怎样的地磁暴呢?让我们来一起看看空间环境的情况。

 1  太阳冕洞

    地磁扰动的源头就是太阳,会不会有地磁暴发生就要看太阳的情况。但3月的太阳看起来十分平静,连黑子群也不多见,扰动源头在哪儿呢?其实平静只是用可见光观测到的太阳的一面,当我们用射电、紫外线、X射线等不可见波段观测时,太阳呈现出不被人们熟知的另一面(图1)。

 图1  3月19日太阳白光图和日冕图

    当我们用可见光拍摄时,得到的是常见的太阳白光图,看到的是太阳的光球部分。而当我们用软X射线或远紫外线波段观测太阳时,看到是太阳大气的日冕部分。319日的太阳日冕图,在中心位置有一片黑色区域,看上去就像洞一样,称为冕洞。这就是我们寻找的地磁扰动源头。

    冕洞的温度和密度要低于宁静日冕,因此看起来总是黑洞洞的。冕洞区域的磁力线是开放的,高速的太阳风从这里顺着磁力线往外“吹”,这通常称为冕洞高速流。当冕洞高速流到达地球时,就会对整个近地空间带来影响,导致地磁暴的发生。

2  重现性冕洞和地磁暴预测

    一般来说,冕洞的高速流从太阳传播到地球大约要经历3天,这为我们短期预测地磁扰动提供了方法。当我们在日面中心看到冕洞时,可以预计3天后将会有地磁扰动。但是更远一些的时候,怎么预测地磁扰动呢?对此我们有更进一步的预报方法。

    太阳作为星体,有自身的自转运动,自转一周的时间约为27天。太阳冕洞作为一种较为稳定的结构,会随着太阳转动。因此,如果冕洞没有变化的话,27天后,同一个冕洞又将转到日面中心。冕洞虽然随时间也有演化,但通常能在日面上存在两个太阳活动周以上,甚至更为稳定的能存在5-6个活动周。这种冕洞通常称为重现性冕洞。2016年就有多个“长寿命”冕洞,每隔27天就带来地磁扰动。因此我们可以从当前日冕上冕洞的分布情况来预测27天后的冕洞分布,从而估计冕洞高速流引起的地磁扰动情况。

3 “天舟一号”遇上的地磁暴

“天舟一号”货运飞船于420日发射,并在发射入轨两天后,与天宫二号完成首次交会对接。因此根据27天的重现性,3月下旬的重现性冕洞,在天舟一号发射前后影响地球。

3月下旬,日面上有2个值得关注的重现性冕洞。冕洞1319日位于日面中心(图1),21日~22日带来小地磁暴。冕洞2,引起327-31日的较强地磁扰动,最大地磁Kp指数达到6,最大地磁Ap指数达54。它在之前也引起了131日~21日、316的地磁扰动。图2给出了这个重现性冕洞三次在日面中心的日冕图。图3则是对应的地磁扰动情况。

2   重现性冕洞在130日、226日、325的日冕图

3  冕洞2带来的三次地磁扰动

     由于27天重现性,冕洞141920日影响地球,冕洞2则在2224日影响地球。天舟一号的发射和交会对接遇上了这两次地磁暴。均为中小地磁暴水平。

 图4  冕洞2带来的4月地磁扰动

    空间环境复杂变幻,除了冕洞,其他太阳爆发活动也可能突然影响地球。天舟一号的旅途是否顺利,还需要密切关注近地空间环境的发展态势。

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中等高能电子暴事件持续五日

受重现性冕洞高速流的影响,2017年4月21-23日地磁连续3天达到磁暴水平。4月24-28日,地球同步轨道大于2MeV 高能电子日积分通量超过中等高能电子暴事件阈值(1.0E+09 个/cm2•sr•day),分别为1.2E+09、1.6E+09、2.4E+09、2.8E+09、2.8E+09个/cm2•sr•day,连续5天达到橙色警报等级,目前仍处于高水平。预计中等高能电子暴事件还将持续1-2天左右。鉴于近几日高能电子通量持续处于高水平,请中高轨道卫星用户关注深层充电可能引起的异常。

关于近地空间环境的发展态势,我们将密切关注并及时通报。具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn。

图1 2017年4月28日发生中等高能电子暴事件

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