「我」與天宮二號的春天約定——天舟一號即將啟程

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導言

近了，近了，天宮二號和天舟一號，兩個好朋友約定見面的日子越來越近了，就在這個春暖花開的季節。無數次地天地遙望，這次，天舟真的要去太空看你，會給你帶很多禮物哦。

作者：苗娟 沈華

中國科學院國家空間科學中心 空間環境研究預報室

厲害了，Word天舟一號！

這次的太空旅行，不單單是去會朋友，我們是帶著任務去的喲！

天舟一號，作為中國首個貨運飛船，在與天宮二號相約期間，會開展貨物運輸補給、推進劑在軌補加、自主快速交會對接等多項任務。天舟一號為全密封貨運飛船，採用兩艙構型，由貨物艙和推進艙組成。全長10.6米，最大直徑3.35米，起飛質量約13噸，太陽帆板展開後最大寬度14.9米，物資運輸能力約6.5噸，推進劑補加能力約為2噸，具備獨立飛行3個月的能力。

此次任務的厲害之處

· 運載火箭安全性能高位再攀升

即將承擔天舟一號貨運飛船發射任務的是長征七號運載火箭，它們一起組成了空間實驗室的貨物運輸系統。長征七號是新一代中型運載火箭，運載能力強、可靠性高，可以說是為貨運飛船而生的，而這將是其履行使命的第一次應用發射，意義重大。

· 「太空加油」將書寫中國航天傳奇

推進劑在軌補加技術俗稱「太空加油」技術，是天舟一號核心目標任務之一，是空間站建設的標配。由於空間站在太空軌道運行時會受到殘存大氣阻力的影響而逐漸降低軌道高度，為了保持原有高度，就必須消耗燃料推動其上升，這就需要貨運飛船為空間站進行燃料補充。天舟一號將通過一些特有的介面將燃料加註到天宮二號中，創造中國航天新篇章。

你負責約會，我負責站崗放哨

400公里的路程，多少荊棘，多少坎坷，我都為你保障，請叫我「空間環境預報中心」。

從神舟一號到神舟十一號，從天宮一號到天宮二號，中科院空間環境預報中心一直承擔著我國載人航天的空間環境保障任務。因載人而生，為載人奉獻，是我們不變的宗旨！

無數次的分析，無數次的預報，提前3個月，1個月，1周，3天，1天，1小時……越是臨近發射，越需要給出詳細的分析和精準的預測，為天舟一號的順利約會和返回排除後顧之憂。

北國四月是桃花爛漫、春光旖旎的時節，南海之濱的文昌航天發射中心在海風輕拂之下卻已透著幾分燥熱。在這裡，中國航天又一次吹響了「集結號」， 將再次書寫新的歷史篇章。預報中心也將開始全天候空間環境保障服務，24小時不間斷地為天舟一號的安全運行保駕護航。

在這裡預祝天舟一號任務圓滿完成！

4月「風雨」知多少？

4月「風雨」知多少？數數「天舟一號」可能遇上的地磁暴

三月春回大地，綠了柳梢，紅了山桃。春分前後，近地空間的地磁擾動也變得更為頻繁和劇烈起來，三月底的一次較強地磁擾動中，最大地磁Ap指數達到了54，是自去年10月以來的最大值。那麼四月「天舟一號」發射，會不會遇上更強的地磁暴呢？讓我們來一起看看空間環境的情況。

1 太陽冕洞

地磁擾動的源頭就是太陽，會不會有地磁暴發生就要看太陽的情況。但三月的太陽看起來十分平靜，連黑子群也不多見，擾動源頭在哪兒呢？其實平靜只是用可見光觀測到的太陽的一面，當我們用射電、紫外線、X射線等不可見波段觀測時，太陽呈現出不被人們熟知的另一面（圖1）。

圖13月19日太陽白光圖和日冕圖

當我們用可見光拍攝時，得到的是常見的太陽白光圖，看到的是太陽的光球部分。而當我們用軟X射線或遠紫外線波段觀測太陽時，看到的是太陽大氣的日冕部分。3月19日的太陽日冕圖，在中心位置有一片黑色區域，看上去就像洞一樣，稱為冕洞。這就是我們尋找的地磁擾動源頭。

冕洞的溫度和密度要低於寧靜日冕，因此看起來總是黑洞洞的。冕洞區域的磁力線是開放的，高速的太陽風從這裡順著磁力線往外「吹」，這通常稱為冕洞高速流。當冕洞高速流到達地球時，就會對整個近地空間帶來影響，導致地磁暴的發生。

2 重現性冕洞和地磁暴預測

一般來說，冕洞的高速流從太陽傳播到地球大約要經歷3天，這為我們短期預測地磁擾動提供了方法。當我們在日面中心看到冕洞時，可以預計3天後將會有地磁擾動。但是更遠一些的時候，怎麼預測地磁擾動呢？對此我們有更進一步的預報方法。

太陽作為星體，有自轉運動，自轉一周的時間約為27天。太陽冕洞作為一種較為穩定的結構，會隨著太陽轉動。因此，如果冕洞沒有變化的話，27天後，同一個冕洞又將轉到日面中心。

冕洞雖然隨時間也有演化，但通常能在日面上存在兩個太陽活動周以上，甚至更為穩定的能存在5-6個活動周。這種冕洞通常稱為重現性冕洞。2016年就有多個「長壽命」冕洞，每隔27天就帶來地磁擾動。因此我們可以從當前日冕上冕洞的分布情況來預測27天後的冕洞分布，從而估計冕洞高速流引起的地磁擾動情況。

3 「天舟一號」可能遇上的地磁暴

「天舟一號」貨運飛船預計於4月20日左右發射，並在發射入軌兩天後，與天宮二號完成首次交會對接。因此根據27天的重現性，3月下旬的重現性冕洞，是最有可能在天舟一號發射前後影響地球的。

3月下旬，日面上有2個值得關注的重現性冕洞。冕洞1，3月19日位於日面中心（圖1），21日～22日帶來小地磁暴。冕洞2，引起3月27日-31日的較強地磁擾動，最大地磁Kp指數達到6，最大地磁Ap指數達54。它在之前也引起了1月31日～2月1日、3月1日～6日的地磁擾動。圖2 給出了這個重現性冕洞三次在日面中心的日冕圖。圖3則是對應的地磁擾動情況。

圖2重現性冕洞在1月30日、2月26日、3月25日的日冕圖

圖3 冕洞2帶來的三次地磁擾動

由27天的重現性，冕洞1將在4月17日～19日影響地球，冕洞2則將在4月23日～28日影響地球。天舟一號很可能遇上這兩次地磁暴。但從3月的地磁擾動水平來看，4月的地磁暴約在中小地磁暴水平，發生大或強地磁暴的可能性不大。

作者：苗娟 沈華中國科學院國家空間科學中心 空間環境研究預報室

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