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人可以控制天气? 空间技术探索奥秘无限

2019-06-22 00:34

  5月14日,深圳图书馆5楼报告厅挤满了清一色的年轻人。“空间天气空间技术不但与金融,也与通讯安全、出行安全密切相关。”“将来人们可以控制天气,比如可提早消除雾霾。”“对于空中辐射,有没有发明一样东西把它屏蔽掉?”这些年轻人大多是科技爱好者,当天被请到市民文化大讲堂做客的是空间物理学家、中国科学院院士、哈工大(深圳)教授魏奉思。恰逢全国“空间天气日”到来之际,魏奉思作了题为《“隐形杀手”——你所不知道的空间天气》的讲座。之后,观众不断地提问,久久不愿离去。

  空间物理学家,中国科学院院士,主要致力于空间物理研究以及我国空间天气科学的开拓与发展,建立了世界上第一个空间天气学实验室;提出、组织和推动国家重大科学工程——“东半球空间环境地基子午链监测”(简称子午工程一期)的实现,并提出国际第一个“国际空间天气子午圈计划”建议;任国家基金委地球科学部空间环境与空间天气学科指导小组长,主持国家自然科学基金“八五”“九五”“十一五”重大基金项目;曾获国家自然科学二等奖等6项;主持我国空间科学、空间天气保障能力、和平利用空间、数字空间等多项中国科学院战略咨询项目。

  “通俗地来说,‘空间天气’就是离开地表20km-30km直至太阳大气之间的‘暴风雨’‘雷鸣闪电’等现象。”魏奉思在讲座中表示,“空间天气”概念是在与“地球天气”类比的基础上发展起来的,它所研究的,是日地空间环境中有关电磁环境、粒子环境和大气环境的突发性暴时变化现象。

  大到国家安全及经济社会运行,小到老百姓日常通信和金融活动,都与“空间天气”息息相关。据美国《大众科学》月刊官网2016年8月10日报道,早在1967年,受太阳风暴——一种常见的空间灾害性天气影响,美国部署在北半球高纬地区的三大弹道导弹预警系统区域内的雷达全部中断。美军怀疑是当时的苏联故意干扰美国雷达设备,“好在空间天气预报员及时通报,从而避免了一场可能发生的美苏核战争。”魏奉思说。

  2003年10月也曾经发生过全球性短波通讯中断,超视距雷达、民航通讯、卫星、导航等故障,导致瑞典全国电网中断1小时,日本侦察卫星丢失,伊拉克战场美英联军通讯受到影响……据统计,几乎每年都有重大空间灾害性天气事件发生,直接影响着人类的生活。减少或避免空间灾害性天气可能造成的严重破坏,是人类当前面临的巨大挑战。当前,空间天气科学也成为各国争相抢占的制高点。

  自上世纪90年代开始,世界各国相继制定了国家空间天气起步计划,欧洲航天局、美国NASA紧盯空间天气变化,联合国、世界气象组织相继支持空间天气领域研究计划,协调全球的空间天气监测与研究等活动。

  去年10月,时任美国总统奥巴马在总统最后任期发布总统令,要求各政府机构努力协调,提高国家应对空间天气事件的能力,展示了美国把发展空间天气科学作为国家决策的决心,同时也预示着空间天气科学新一轮发展开始了。

  “令我们高兴的是,中国的空间天气科学正走在跨越式发展的路上。国际社会高度关注我国空间科学的发展,‘十三五’时期,‘空间环境地基监测网’(子午工程二期)成为我国聚力优先启动的十个国家重大科技基础设施建设的项目之一,空间天气监测预警的天基卫星计划也在启动中。由中国牵头的国际空间天气子午圈计划已在实施中;中国的国家空间天气监测预警中心已和美国空间天气预报中心一起成为世界气象组织空间天气国际协调组的联合主席单位,中国的空间天气预报能力已开始能为我国重大航天活动作出贡献,比如神七航天员出舱时间预报误差仅1分钟;提前数天预报我国通信卫星故障;为中国民航跨极区飞行提供辐射安全预警;将最先进的短波通信系统效能提高45%……”魏奉思表示。

  “空间环境地基监测网(子午工程二期)提出了建设‘两纵两横’网络式布局,深圳作为重点区域进行监测。深圳市政府给予了高度关注,正在通过实施‘深圳低纬度空间环境监测站基础设施’计划作为抓手,进而把深圳建设成为我国南方空间科技新中心。”魏奉思表示。

  今年4月,魏奉思正式受聘哈工大(深圳),今年6月下旬,将正式成立“空间科学与应用技术研究院”,魏奉思出任院长,研究院下设有9个实验室。“我们将通过建设空间科学与应用技术研究院,将深圳打造为南方空间科技新中心,服务于通信导航、金融服务、远程医疗、数字城市、一带一路保障以及生态环境、渔业生产等经济社会发展的方方面面。”魏奉思说。

  “作为改革开放的前沿城市,深圳的经济发展速度走在了全国大中型城市前列。我们在建设空间科学与应用技术研究院时,也将充分发扬深圳‘敢为天下先’的精神,借全国之力促进深圳建成我国南方空间科技新中心。目前,研究院正面向社会各界,广纳合作单位和优秀人才,希望有志之士与我们一起,共同为深圳建成我国南方空间科技新中心贡献力量。”魏奉思表示。

  深圳成为我国南方空间科技新中心,对深圳市民有何益处?深圳市民可以感受、享受到哪些福利?魏奉思表示,他来到哈工大(深圳),牵头成立空间科学与应用技术研究院,为深圳建设为我国南方空间科技新中心而尽力,宗旨就在于探讨利用空间科技开启空间科技促进深圳地区经济社会更快、更好发展的可行性。

  “通俗来讲,空间科技可以为东南沿海、南海远洋的安全态势与通信导航提供保障。比如,降低中美南海撞机事件发生的几率,同时也为东南沿海的渔民,特别是‘一带一路’提供高质量通讯保障。涉及到日常出行,你乘坐的航班若路过极区,那一定要提前看下“空间天气”是否适合出行;如果你从事的是金融行业工作,空间天气灾害导致的通讯突然中断也会对你的股票、证券交易信息掌控产生影响。”魏奉思表示。

  “深圳成为我国南方空间科技新中心,也就意味着深圳将成为南方低纬度空间环境监测中心、南方空间天气预报中心、南方低层大气污染监测与分析中心等等,涉及到解决雾霾和大气污染问题等等,这也与深圳市民的身体健康、安全出行有关系。”魏奉思表示,未来,他所带领的空间科学与应用技术研究院也将积极探索如何利用空间科技来开拓深圳和平利用空间战略经济新领域,如低轨导航、空间太阳能利用以及量子激光雷达探测技术等,引领南方空间科技新发展。

  据悉,针对我国目前比较严重的雾霾等大气污染问题,魏奉思牵头建设的空间科学与应用技术研究院联合中国科学技术大学,正积极探索如何利用量子激光雷达探测技术为空气质量预报与空气污染分析提供必要的监测手段,对二氧化硫、雾霾等大气污染物的成分、分布及浓度等进行监测。这将使深圳成为我国大气环境监测的新一代激光雷达试验基地,并促进这一技术产业化,广泛应用于气象局、环保局,为我国控制大气污染,消除雾霾等重大民生工程奠定基础,作出贡献。