随着移动互联网的发展，各类天气软件如雨后春笋般迅速走入公众视线。雾霾、强降雨、台风、毒辣阳光，谁也不想被天气影响了出行安排，你的手机至少会安装一款天气app用以防身，随时获取最新的天气预报和预警信息。同样，当太阳风暴来临时，在看似平静的太空里，会发生各种恶劣的空间天气事件，它们会对卫星、航天员、无线电通信、导航系统等造成多种影响和危害。为了向各专业用户及科学爱好者提供更优质的空间天气预警服务，中科院空间环境预报中心除官网、邮件和短信系统之外，还研发了国内首款空间天气App－“e SpaceWx”。

一、全面的空间天气观测数据

      “e SpaceWx”实时提供日地空间链路的各类物理观测数据，涵盖太阳活动、行星际、高能粒子、地磁场、电离层等区域或要素的40余类监测数据。同时，采用的“数据标签”技术保证不会重复获取数据，节省时间与流量。

    太阳爆发活动是日地空间天气变化的根源－通过软件可访问各种太阳活动观测数据，包括光球、色球、日冕、日冕物质抛射成像、太阳X射线流量、太阳F10.7指数、日面黑子数等，监视太阳的动向。

    地磁场抵御太阳风等离子体，保护着地球，当太阳发生剧烈爆发活动时，快速的等离子体云将使地球磁场被强烈压缩－通过软件可获知最近3日的行星际太阳风速度、密度、温度、磁场等物理参数是否发生大的变化，以及地球磁场的Kp指数、Dst指数、Ap指数，了解地磁扰动情况。

    高能粒子有可能使卫星发生充放电、软硬件系统故障、以及对航天员造成辐射危害，威胁他们的安全－通过软件可实时观察到地球同步轨道能量范围不同的高能质子和高能电子的粒子通量变化，以便发生情况时迅速做出防护措施。

    人类利用电离层实现无线电通信和GPS导航，当电离层出现强烈扰动时，无线电通信信号将衰减或中断、卫星导航系统精度下降甚至通信链路中断－软件根据分布在我国低纬地区5个台站（福州、厦门、广州、南宁、海南）的观测数据，发布电离层闪烁指数和电子浓度总含量TEC数据，有助于判断电离层的扰动状态。

各类空间天气观测数据

二、主动推送预警信息

    用户除了自己主动打开App，进入相应的可视化界面获得空间天气的实时状态之外；“e SpaceWx”还提供预警信息的自动推送服务，即发生太阳风暴时，向用户主动推送相关空间天气事件的预警信息。

    太阳爆发时向空间抛射大量的物质和能量，通常表现为增强的电磁辐射、高能带电粒子流和高速等离子体云。这三种物质能量到达地球的时间不同，先后对地球空间形成三轮攻击，造成磁层、电离层和高层大气的剧烈扰动，引发一系列空间天气灾害事件，主要包括太阳X射线耀斑、质子事件、高能电子暴、地磁暴、磁层顶穿越和电离层突然骚扰事件。

       “e SpaceWx”在第一时间向用户主动推送这六类灾害事件预警信息。根据事件的强度和可能造成影响和灾害的等级，预警信息一般可分为红色预警、橙色预警和黄色预警三个级别。

 主动推送空间天气事件预警信息

三、专业的空间天气预报

    除了实时的观测和预警信息，专业的空间天气预报服务也是必不可少的。“e SpaceWx”不仅提供空间天气预报员面向各用户发布的空间天气预报内容之外，还集成发布各项物理模型预报、数值预报、经验预报等8类预报模式的结果，物理参数包括太阳F10.7指数、地磁Kp指数、地磁AE指数、高能电子通量等，让用户及时知晓未来的空间天气变化。

专业的空间天气预报

四、随意的定制式服务

    家具可以定做、衣服可以定做，“e SpaceWx”的界面同样也可以根据用户需求进行定制。日地空间链条涵盖了太阳、行星际、地球空间、地磁场、电离层、中高层大气等众多区域，各用户关心的空间天气要素也不一样。“e SpaceWx”提供的用户自定义功能，则方便用户将自己感兴趣和需要的内容集合到一个界面，进行统一定制和管理。

随意的界面定制

五、成熟的软硬件系统

    我们分别开发了Android和iPhone两个版本，“e SpaceWx”通过C/S结构实现，即大家熟知的客户机和服务器结，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。客户端服务端通过XML-RPC和XMPP协议进行通信，减少了网络流量的消耗，极大程度的提高了资源的利用率。

“e SpaceWx”的软件架构

    总之，e SpaceWx是一种个性化的空间环境服务新方式，它的出现改变了传统单一的服务方式，内容丰富、图文并茂，信息实时，同时兼具了普通空间环境短信的方便与快捷。获取途径：访问http://www.sepc.ac.cn/sfdownload.php 点击“Android”和“iPhone”图标，或扫描对应的二维码即可安装。  

2016年是第24太阳活动周进入下降期的又一个年头，相比于2014年我们关注第24太阳活动周的峰值是否确认，2015年关注地磁活动水平是否上升，2016年的空间环境状况又是如何呢？本文将同您一起回顾这一年的“风风雨雨”……

1. 2016年与第24太阳活动周

由太阳黑子数和10.7厘米射电流量的变化可知，太阳活动具有11年左右的周期性。刚刚过去的2016年属于第24太阳活动周，其开始于2008年12月，太阳黑子月均平滑值于2012年2月和2014年3月达到本活动周的两个峰值66.9和80.8，形成“双峰结构”，之后逐年下降，截止2016年5月下降至26.9。

2016年已处于第24太阳活动周下降期的中段，其太阳总体水平较2015年又有明显下降。太阳黑子数和F10.7年均值分别为36.8和88.8sfu，相对2015年分别下降了48%和24%，日面上出现的活动区个数和太阳耀斑、质子事件等爆发活动也大大减少。

图1 第24太阳活动周F10.7平滑月均值的实测值与预报值

2. 太阳活动水平

2016年的太阳活动整体水平继续了2015年开始的下降趋势。

太阳黑子数和F10.7年均值明显下降。全年日面上出现的活动区个数由2015年225个减少为2016年的150个，无黑子日则由0天增加为34天。

同时，太阳爆发活动也明显减少。2016年共爆发了321个C级耀斑，16个M级耀斑（黄色警报），无X级耀斑（橙色警报）和X10级以上的耀斑（红色警报），耀斑最大级别为M7.6级。2016年仅在1月2日发生了1次小太阳质子事件（黄色警报），大于10MeV质子最大通量达到22pfu，无中等质子事件（橙色警报）和大质子事件（红色警报）发生。此外，2016年太阳上爆发的日冕物质抛射事件（CME）也少于2015年。

表1 2014-2016年太阳活动比较

3. 地磁活动水平

2016年的地磁活动虽然仍较为活跃，但整体水平相比于2015年已略有下降。2016年年均Ap值为11.6，Ap≥15的天数为89天，占全年的24%。地磁活动达到小或中等磁暴水平（Kp=5、6）的时段为143个，达到大磁暴水平（Kp=7）的时段为4个。最大Ap指数值为70，最大Kp指数值为7。2016年没有特大地磁暴（红色警报）发生。

在2016年，日冕物质抛射事件减少，重现性冕洞高速流成为引发地磁扰动的主要因素，约80%以上的地磁暴完全是由重现性冕洞高速流引起。

本年度中最强的磁暴扰动发生在2016年5月8-9日，受重现性冕洞高速流的影响，地磁共有6小时达到大磁暴水平（橙色警报），9小时达到中等磁暴水平（黄色警报），12小时达到小磁暴水平（黄色警报），其中5月8日Ap指数达70，为全年最高值。次强的地磁扰动发生在10月24-30日，受重现性冕洞高速流的影响，地磁共有3小时达到大磁暴水平（橙色警报），12小时达到中等磁暴水平（黄色警报），39小时达到小磁暴水平（黄色警报），其中10月25日Ap指数达到60，为全年次高值。

 图2 最近三个活动周Ap指数月均平滑值。本活动周的地磁活动水平远低于前两周，且2016年略低于2015年

表2 2014-2016年地磁活动水平比较

4. 高能电子暴

2016年，地球同步轨道大于2MeV高能电子日积分通量全年共有110天达到小高能电子暴水平（黄色警报），21天达到中等高能电子暴水平（橙色警报），无强高能电子暴（红色警报）发生。高能电子暴总次数大大超过2015年，且事件级别和持续时间，都强于2015年的水平。

本年度中最强的高能电子暴发生在2016年5月9-13日，高能电子日积分通量连续4天达到中等高能电子暴水平，日积分通量的峰值为2.5E9（P/cm²-day-sr）。全年共有4次高能电子日积分通量持续4天达到中等高能电子暴水平。全年有3次高能电子暴持续超过10天。

表3 2014-2016年高能电子暴比较

5. 电离层环境

随着太阳活动水平的降低和地磁活动水平的略有下降，2016年的电离层环境相比于2015年更为平静。2016年共发生中国区域的电离层突然骚扰（SID）事件3次、极盖吸收事件1次、中国区域电离层暴事件10次。电离层闪烁事件以发生的天数统计，2016年仅2-4月和9-10月（春秋两季）发生电离层闪烁事件，夏季和冬季的闪烁天数为0天。闪烁最多的海南富克站2016年总计为25天，大大低于2015年。次多的广州和南宁站总计仅为7天。

表4 2015-2016年电离层扰动事件比较

6. 2016年的大太阳风暴

1）2016年最强的地磁暴事件

2016年5月8-9日，受重现性冕洞高速流的影响，太阳风速度最高达到766km/s左右，行星际磁场南向分量最低达到-12nT，地磁有6小时达到大磁暴水平，9小时达到中等磁暴水平，12小时达到小磁暴水平，Dst指数下降至-120nT，8日和9日Ap指数分别为70和33，其中70为2016年最高值。此次地磁暴是2016年的最强地磁暴。8～9日我国北部部分地区发生电离层暴事件，8日白天发生正相扰动，实测值高于背景值，8日夜间至9日晨为负相扰动，实测值低于背景值。9-13日地球同步轨道大于2MeV高能电子日积分通量达到高能电子暴水平，且10-13日达到中等高能电子暴水平。

图3 SDO观测的日面中心冕洞（5月6日）

图4地磁Kp指数（5月6-12日）

图5 2016年5月8-9日漠河、北京站监测到电离层F2层临界频率（foF2）和电离层TEC的暴时变化

2）2016年持续时间最长的地磁扰动事件

2016年9月25日-10月5日，受连续的冕洞高速流影响，9月25-29日太阳风速度持续上升，最高达到800km/s左右，9月30日-10月5日太阳风速度均维持在500km/s以上。这11天期间，地磁Kp指数多次达到活跃或中小磁暴水平，Ap指数分别为23、22、38、42、39、21、19、18、14、26、13。

图6 SDO卫星观测到的9月23日的小冕洞和27日冕洞

图7 9月24日-10月5日的太阳风速度（上）和地磁Kp指数（下）

3）2016年持续影响地磁的大冕洞

日面上的冕洞随着太阳自转，具有27天的周期性（即重现性）。2016年有多个冕洞持续超过3个太阳自转周，其中9月起多次影响地磁的大冕洞，持续了5个太阳自转周。该冕洞在8月份扩张，占据了日面的北部到极区和中部赤道附近，于8月29日、9月25日、10月22日、11月20日、12月18日转到日面中心附近，其对应的重现性冕洞高速流引发了5次最大Kp≥6且持续多天的地磁扰动。

表5 冕洞引起的地磁扰动

7.小结

回首2016年，太阳活动的整体水平继续延续了下降趋势，地磁活动的整体水平也弱于2015年，而高能电子暴发生天数显著增加。2017年，我们仍将实时关注太阳活动的一举一动，并给出及时准确的预报。

11 月3 日，第九届全国空间环境及其应用专题研讨会在武汉开幕，本次会议由中国科学院空间环境研究预报中心（以下简称预报中心）主办，国家空间科学中心与武汉物理与数学研究所联合承办。来自全国28 家空间环境相关研究单位和用户单位的88 位专家学者参加会议。

中国科学院地质与地球物理所万卫星院士、院重大科技任务局李自杰副研究员、武汉物理与数学研究所副所长柳晓军、国家空间科学中心副主任龚建村出席开幕式并致辞。万院士在致辞中指出，随着国家航天任务的发展，特别是载人航天、探月工程、空间科学先导专项和火星探测等用户对空间环境的需求愈发旺盛和明确，因此要加强空间环境应用研究，服务于国家科技创新战略布局。李自杰在致辞中充分肯定了空间环境研究预报中心非法人研究单元的工作，表示空间环境一直是中国科学院大力支持的学科方向之一，希望非法人单元中的各研究团队团结起来共同努力，在空间环境领域做出更大的成绩。龚建村在简要分析国际和国内空间环境发展的基础上，强调空间环境对国家安全、社会经济的影响越来越得到国家各部门的重视，国家科技体制改革和我院率先行动计划进一步加强了对空间环境领域支持的力度，因此空间环境研究要加强与用户的沟通衔接，面向国家战略需求，面向国家重大任务。开幕式由预报中心副主任刘四清主持。

  图1 会议合影

开幕式后，中国科学院光电技术研究所饶长辉副所长、国家空间科学中心刘四清研究员、国家天文台王华宁研究员、中国科技大学汪毓明教授、武汉物理与数学研究所李发泉研究员、地质与地球物理所乐新安研究员、中国空间技术研究院蔡震波研究员等7位专家和用户代表作了精彩的大会特邀报告。

图2 中国科学院地质与地球物理研究所万卫星院士致辞

会议为期两天，收到了80篇论文，其中44篇参与了报告交流。报告紧凑、内容丰富、亮点纷呈。与会专家们充分交流了空间环境及其应用领域的最新科研成果和发展趋势。用户代表反映了对空间环境预报产品的使用情况及迫切需求，受到空间环境领域专家们的重视。大家一致认为应继续加强预报中心和用户的交流探讨，使空间环境预报服务在用户的工作中发挥最大效益。

本次会议进一步促进和加强了国内空间环境应用领域的学术交流，密切了基础研究、应用研究、预报与效应服务和用户之间的关系，达到了预期的会议目的，引起了积极反响。

　　10、9、8、7、6、5、4、3、2、1，点火！随着这熟悉有力的一声令下，2016年9月15日22时04分09秒，天宫二号腾空而起，开启了长达两年的太空之旅。作为我国第一个真正意义上的太空实验室，天宫二号将开展史无前例的14项空间科学与应用项目，并为航天员长达30天的中期驻留提供适合人生活的环境和物资供给。中科院空间环境预报中心也开始全天候的空间环境保障模式，24小时不间断的为天宫二号的安全运行保驾护航。

天宫二号的使命

图1 天宫二号发射成功

　　天宫二号是天宫一号的亲姊妹，是在一号的基础上，根据任务需求改装研制而成的，同样采取两舱结构，由资源舱和实验舱组成。资源舱是一个非封闭结构，主要是为天宫二号在太空飞行提供能源和动力；实验舱是一个密封舱，主要为航天与在太空生活提供洁净、温湿度适宜的载人环境和活动空间。

　　天宫二号被称为空间实验室，是真正意义上的空间试验室。飞行期间将与神舟11号牵手，接受航天员的访问，并开展伴飞小卫星试验。与天宫一号相比，天宫二号上搭载了全新配套的空间应用系统载荷设备，无论配套设备数量还是安装复杂度均创造了历次载人航天器任务之最：将开展14项空间科学与应用项目。在完成发射之后，它将在太空完成三大使命：

（1）航天员的中期驻留；

（2）推进剂的在轨补加；

（3）开展空间的科学应用实验，为空间站进行在轨维修性的技术验证。

这些核心技术的攻关和储备，将推动我国空间站建设进程更进一步。

影响天宫二号发射运行安全的空间环境

　　影响天宫二号发射运行安全的轨道空间环境主要是大气环境、高能辐射环境和流星体环境等。这些环境的变化主要受太阳活动和地磁活动的制约。太阳活动是近地空间环境的扰动源，大的太阳爆发活动直接影响近地空间环境，如产生太阳质子事件引起高能辐射环境的变化。地磁暴期间，高层大气密度会迅速上升，导致低轨道上航天器的阻力增加，从而改变航天器的正常运行轨道，增大航天器定轨和轨道预测的误差。

　　天宫二号发射期处于第24太阳活动周的下降段，太阳爆发活动的强度和频次都大大降低。但是这并不意味着可以安枕无忧了，因为冕洞开始登上舞台，经常连续几个太阳自转周引起地磁扰动，并且在每年的秋分点附近，地磁扰动的程度加剧。9月初长达一周的地磁扰动就是由图2中的冕洞引起的。根据太阳的自转规律，该冕洞在9月下旬再次引起长时间的地磁扰动。

图2 SDO卫星观测的日冕图像，图中暗黑部分是冕洞

图3 地磁Kp指数变化

天宫二号的空间环境保障服务

　　遨游太空的天宫二号，看到的不仅是嫦娥和玉兔，还会碰到各种恶劣的空间环境事件，这就需要空间环境预报为其保驾护航，告知其前方的道路状况。

　　从神舟1号，到神舟10号，再到长驻太空的天宫一号，中科院空间环境研究预报中心（简称预报中心）一直是我国载人航天任务空间环境保障的承担单位，无时无刻不在保障着飞船运行空间环境的安全。

　　对于天宫二号的空间环境保障任务，预报中心早在2015年就开始准备，向工程总体提交了多份技术报告，对任务期的空间环境参数进行了长期预测，分析空间环境对航天器的影响。在天宫二号发射前的三个月，对发射窗口的空间环境状况进行分析预测。按照工程保障流程，预报中心稳步开展空间环境保障工作，陆续向有关部门提供了多份空间环境预报产品。

　　在天宫二号发射的前几天，预报中心更是积极备战，进行了空间环境预报保障的各项准备工作。从9月初开始向天宫二号应用总体部密集提交空间环境预报产品，包括未来三天的空间环境预报、事件通报等。预报中心组织会商，细致分析了空间环境监测资料，对未来几天的空间环境状况进行了详细预测，并及时向上级部门汇报预报结果。对于天宫二号发射时的空间环境，给出了发生太阳爆发活动和地磁扰动的可能性较低，预计发射窗口的空间环境安全的预报结论，从而为天宫二号的顺利发射升空提供了空间环境安全保障。

图4 天宫二号发射时的太阳活动状况

图5 天宫二号发射期间的地磁状况

未来的路还有多艰险？

　　从目前的观测结果来看，第24太阳活动周是一个弱活动周，其活动水平低于过去所有活动周的平均水平，是第15周以来的最低值。第24周的峰值分别出现在2012年3月和2014年6月，太阳10.7厘米射电流量的峰值分别为126.8sfu和145.5sfu。预报中心利用“相似周”方法，给出了未来几年的太阳10.7厘米射电流量的预测值

　　与以往活动周相比，第24周的地磁扰动整体处于较低水平。利用地磁指数的长期变化，经统计分析，给出了未来几年的地磁Ap指数的预测值。

图6 第24太阳活动的F10.7指数变化及未来预测，图中阴影部分为天宫二号任务期

图7 第24太阳活动的地磁Ap指数变化及未来预测，图中阴影部分为天宫二号任务期

　　天宫二号运行期间将处于第24太阳活动周的下降段的中期，太阳活动和地磁扰动整体水平较低，太阳风暴的发生频次和强度都会大大降低，但是由于太阳风暴突发性强，我们仍要密切关注空间环境的一举一动。

空间环境保障任重道远

　　天宫二号将在轨运行两年，主要任务是接受载人飞船和货运飞船访问，开展空间科学实验和相关技术试验，验证空间站建造和运营相关关键技术。空间环境预报中心在完成天宫二号发射的空间环境保障任务后，将继续提供天宫二号在轨运行、神舟11发射及一系列在轨试验的空间环境保障任务。

　　众所周知，太空是一个复杂的坏境，高真空、微重力、强辐射是它最广为人知的特点。航天器运行于宇宙空间中，直面太空中各种恶劣的空间天气变化。而太阳风暴则是引发空间天气变化的因素之一。当今社会，航天器已经成为关键的基础设施，人们越来越依赖于各种空间系统，而太阳风暴给航天器在轨安全运行带来了持续不断的挑战，也直接影响到了人类使用。

太阳风暴攻击航天器的过程

　　太阳风暴向空间抛射大量的物质和能量，通常表现为电磁辐射、高能带电粒子流和等离子体云3种形式。太阳风暴发生时，这三种物质和能量形式会同时出现，先后到达地球空间，引发空间环境的扰动，并可能产生一系列“次生灾害”。

图1 太阳爆发对地球的三轮攻击

　　电磁辐射：太阳产生爆发活动时，来自太阳各个波段的电磁辐射的强度陡然增加。8分钟后，这些增强的电磁辐射以光速抵达地球空间，然后直接作用于地球高层大气和电离层，造成大气密度增加和电离层骚扰。电磁辐射会造成大气密度升高，使航天器遭受的大气阻力增加，对航天器轨道产生干扰；另外，电磁辐射会影响电离层中的电子密度，进而增加电波传播路径上的金属屏蔽层，会影响其中的无线电波信号传输。
　　高能带电粒子流：太阳爆发活动的几十分钟后，产生的高能带电粒子流会如暴雨倾泻般向地球空间扑来，能量从兆电子伏直到千兆电子伏。对于MEO、GEO和HEO轨道航天器，地球磁层能够提供的有效屏蔽微乎其微，高能带电粒子会直接与航天器上的电子器件和材料发生相互作用，对航天器产生直接影响。其本质是带电粒子与构成器件和材料的原子之间的相互作用，其中主要有四种基本相互作用：原子的电离、原子的位移、轫致辐射和核反应。另外，带电粒子如果驻留在航天器材料中，还可能引发带电问题。
　　等离子体云：太阳爆发后的1~3天，等离子体云携带着太阳磁场到达地球附近后，与地球周围的磁层发生复杂的相互作用，引发一系列次级效应，包括地磁暴、电离层暴、高能电子暴等。地磁暴会使高层大气密度增加，从而增加LEO航天器在轨运行的阻力，导致航天器轨道衰减突然增加；电离层暴引发电离层电子密度的扰动，会对航天器的遥测、遥控以及导航信号产生干扰；从磁尾中注入的热等离子体会引发GEO航天器的表面充放电效应；长时间持续的高能电子暴可引发航天器的内带电效应等。

图2 太阳风暴对人类技术系统的危害

太阳风暴攻击航天器的7种方式

　　太阳风暴抛射出的物质和能量，到达航天器后，与航天器上的元器件及材料发生各种复杂的相互作用，对航天器产生影响与危害。
　　电离总剂量效应：空间带电粒子与构成航天器的元器件和材料发生撞击时，可通过电离作用将部分甚至全部能量传递给元器件和材料，使其性能发生变化，这就是所谓的“电离总剂量效应”。其产生源主要是地球辐射带粒子（主要是质子和电子）和太阳宇宙线（主要是太阳质子）等。随着剂量的累积，电子元器件、材料和电路的性能将会发生漂移，功能出现衰退。当累积剂量超过元器件或材料所能承受的最大剂量时，其性能就会完全失效或损坏，从而对在轨航天器造成严重威胁。
　　位移效应：高能粒子入射到材料中，除了通过电离作用传递能量外，还会通过与原子发生弹性及非弹性碰撞，使原子脱离开晶格的束缚而离开原来的位置，即造成原子移位，并形成稳定的缺陷，由此对半导体器件性能产生的影响称为位移效应。其危害也具有时间累积性，引发源主要包括地球辐射带捕获质子、太阳质子和银河宇宙线高能粒子等等。受位移效应影响最大的主要是利用少数载流子工作的器件，例如，电荷耦合器件（CCD）成像时图像上出现斑点，严重时造成不能成像；太阳电池的最大输出功率下降，光电转换效率下降，甚至有可能使太阳电池在任务后期不能满足航天器能源需求。
　　单粒子效应：是指单个高能粒子穿过微电子器件的灵敏区，沉积能量并产生足够数量的电子-空穴对，被器件电极收集后，造成器件逻辑状态的非正常改变，甚至造成器件损毁。它与来自地球辐射带、银河宇宙线和太阳宇宙线的空间高能质子、重离子直接相关，强度与太阳质子事件密切相关。

图3 高能粒子入射到微电子器件的敏感部位，引起单粒子效应

　　表面充放电效应：是指沉浸在等离子体环境中的航天器不断地受到带电粒子的撞击，能量在千电子伏量级的电子停留在航天器表面，结果导致航天器表面相对于周围空间呈现负的电位，由于航天器表面各部位的电导率、设计状态和工况不同，将出现不等量带电，使航天器各部位之间出现电位差。在地球同步轨道和穿越地球南北两极极光带的太阳同步轨道上，都是表面带电效应的高发区域。

图4 地面试验模拟的太阳电池板弧光放电导致的材料损坏

　　内带电效应：高能电子暴发生时，大量的高能电子注入到地球同步轨道甚至高度较低的轨道，这些电子可直接穿透航天器的蒙皮、航天器结构和仪器设备外壳，沉积在航天器内部的电路板、导线绝缘层等深层绝缘介质中，导致绝缘介质如电路板、同轴电缆等深层处的电荷堆积，造成介质深层带电，也就是所谓的内带电效应。内带电效应会对航天器运行的安全性和可靠性产生严重的影响。尤为严重的是，当介质材料发生内放电时，放电瞬间在航天器介质材料局部释放大量能量，可能造成航天器某些敏感部件的损坏。

图5 深层充电示意图

　　大气阻力：大气阻力会对航天器的运动产生阻碍作用，阻力的大小与航天器的运动速度成正比，速度越快阻力越大。它会导致航天器轨道高度下降，发生轨道衰变。

图6 轨道衰变示意图

　　电离层扰动：太阳风暴可以引起3类电离层扰动事件：电离层突然骚扰（SID，主要由太阳耀斑引起）、极盖吸收（PCA，由太阳风暴中的太阳高能质子引起）和电离层暴（伴随磁暴发生）。太阳风暴期间，大量强紫外辐射将使电离层电子密度突然增加，产生大量电离层不均匀体，诱发电离层闪烁，对通信信号产生干扰，严重时导致信号中断。电离层暴期间电离层对电磁信号折射误差的增加，还会降低卫星的定位精度。

图7 太阳爆发引起的电离层振动