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近地环境及其变化是空间任务、特别是载人飞行任务十分关注的问题,因为它涉及到载人航天的安全问题。飞船应用系统为此在中科院空间科学与应用研究中心,专门设立了空间环境预报和监测中心,为我国载人航天活动预报近地空间环境及其变化;并在飞船上,作为有效载荷的一部分,安装各类环境监测仪器,在飞船运行期间进行实时监测,为航天员的辐射防护设计提供依据,为空间环境预报和警报提供实时数据。
空间环境预报的主要任务:
(1)在飞船方案制订阶段,作为方案论证的依据之一,根据其运行轨道给出相应的空间环境模式和各类参数;
(2)结合飞船的设计模型,分析空间环境与飞船的相互作用及可能产生的影响;
(3)建立预报系统,预报不同时期的近空环境状况,并预测对飞船可能造成的危害;
(4)在飞船发射前,帮助选择飞船发射的安全期;
(5)飞船入轨运行时,监测太阳活动和近空环境变化,如有危急预兆,发出警报、提出应急措施建议;
(6)当飞船出现异常或故障时,提出挽救措施建议。
为实施预报工作,组建了空间环境预报中心。从用户的需求出发,收集天基、地基的环境监测数据,开展预报相关的研究工作,向用户提供预报产品和服务及相应的人员培训。
空间环境预报中心由数据源与数据获取、硬件支撑、软件系统和预报服务系统四部分组成。数据是开展预报工作的关键,现已建成了以自主天基、地基监测为主,国际合作为辅的数据获取手段和数据源网。国内的地基监测系统包括厘米波段射电望远镜、太阳黑子监测望远镜、太阳色球望远镜、地磁活动监测站、宇宙线中子堆监测站等等;自主的天基监测系统包括飞船及风云卫星系列、实践系列科学卫星和资源卫星等平台上空间环境探测仪器的监测数据。硬件设备以工作站、PC机及外围设备组成;软件系统包括数据库、数据预处理、数据库管理、预报数据分析、实时图像显示、模式计算、预报产品编发和预报服务等组成。
在建立设备和系统的同时,还开展和促进了一系列的研究工作。如空间环境数据和模式研究,预报方法和预报模式研究,太阳活动、质子事件、高层大气环境、地磁活动以及空间环境效应预报研究等。
这些条件的建立,特别是与互联网的连接,使预报中心具备了数据采集、预报形成以及发布的能力。根据不同用户的多种需求,能发布、提供的预报产品有空间环境综合预报、周报、月报、简报、警报和专项预报等种类。
由上述可知,应用系统所涉及的科学和应用领域,几乎涵盖了当代太空科技的方方面面;但在每个领域仅精选有代表性的前沿项目。因为进行太空科学探测和实验的代价是十分昂贵的,选择有价值的有限目标,可用较少的投资而实现较高的飞跃。从前4艘“神舟”号飞船应用系统所获取的丰硕的成果来看,已超过了预定的期望,取得了圆满成功。在我国的载人航天事业中,“神舟”号飞船工程不是终点,而是一个新的更高的起点。尤其对应用系统来说,仅仅是一个良好的开端。《中国航天白皮书》已经公布,我国载人航天的第二步、第三步还要发展空间实验室和空间站,月球探测计划也已开始起动。这些都将为有效载荷提供更大更充足的平台资源,应用系统将面临着进行更深入、广泛而艰巨的空间探测和实验研究的使命,并以更高的水平和质量满足国民经济各部门与社会对太空科技日益增长的需求。随着我国经济的不断增长,空间探测、实验和应用的发展一定会有更为广阔的前景,而业已取得的成果已为下一步的发展打下了基础。
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