空间环境预报从研究到开展业务运行,是近几十年才发展起来的,中国的空间环境预报中心是中国载人航天工程启动后才成立的专门机构,因此它的情况鲜为人知。让我们共同走进空间环境预报中心,去窥视那里的秘密。
有一位跟踪采访神舟号飞船发射过程的记者,是这样描述空间环境预报中心的:当你走进中国载人航天空间环境预报中心时,宽大炫目的荧屏,滴答跳动的击键声,还有那一张张炯目凝神的面孔,会使你不自觉地放轻脚步,为能够踏进这一神圣科学殿堂怦然心动。当你走进空间环境科学家们的心灵,你会肃然起敬,为华夏民族的振兴、崛起感到自豪和骄傲。因为这里是为神舟号飞船保驾护航的大本营,那些神情专注、紧张忙碌的人们,正是神舟号飞船的护航使者……
在中国载人航天工程中,空间环境预报中心的具体任务是分析空间环境对航天工程的影响,为载人航天工程各参与单位和部门提供空间环境信息;开展空间环境监测和数据收集工作,进行空间环境预报、效应分析和空间碎片预警及其防护或规避对策研究;研制建设空间环境保障技术系统。
图2-16 空间环境预报中心预报室
经过15年的发展,空间环境预报中心在空间环境监测与数据管理、空间环境预报、空间环境效应分析、空间碎片预警和保障服务等方面形成了机构完善、配套齐全、设备先进的科学研究与技术保障系统,成为世界上先进的航天保障专业机构。空间环境预报中心不仅是中国航天的重要支柱,同时也促进了相关基础科学研究领域的跨越式发展,提升了我国的国际学术地位。图2-16是空间环境预报中心预报室的实景照片。
那么,空间环境预报中心又是如何为神舟号飞船保驾护航的呢?这是人们最想窥视的秘密。一位资深空间环境科学家这样说:“空间环境保障的业务运行,包括了原始空间环境信息获取、传输、管理、加工和生成最终的发布结论等过程。无论是飞船执行任务,还是没有航天飞行任务,这里永远闲不住。对于复杂的空间环境,要想准确预报,就得加强基础研究。知识源于积累,有了丰富的积累,才会有丰厚的回报……”让我们按着科学家的指引,体验那严谨的空间环境预报过程。
空间环境预报的整体过程,可分为5个阶段。
1)原始空间环境信息获取。信息获取是指通过各种地面监测网站和各类航天飞行机会,对各种空间环境要素进行监测,广泛收集空间环境信息。通常把地面进行的监测称为地基监测,把利用航天器实施的监测称为天基监测。
空间环境信息中心获取信息的渠道包括:通过国内各天文观测站、空间物理观测站广泛收集地面观测数据;利用各种卫星平台,进行空间实时探测,包括神舟号飞船的实时监测,积累多时域的空间环境数据;与世界各国建立交流合作关系,实现全球观测和空间环境数据共享。
2)环境信息分类与建库。分类与建库是把不同渠道,包括国内外天基和地基监测的原始信息收集起来,进行加工处理,给予分类编目,建成数据库,成为预报和效应分析的应用资源。
3)环境信息加工。信息加工是空间环境预报业务的核心,是最终形成预报信息的关键。信息加工需要利用各种预报分析工具、预报模式和效应分析工具,由专家对原始空间环境进行分析预测、效应评估等。
4)生成环境研究结论。生成的研究结论包括背景环境分析、实时环境通报、未来环境预报、灾害性事件危害评估、故障异常诊断和空间环境危害防护、灾害减缓规避措施建议等。
5)发布。空间环境预报中心最终形成的研究结果,根据各种不同的需求送达各相关部门。
从上面的预报过程可以看出,现报、警报、预报是否准确,不仅取决于掌握的信息资源多少,还取决于参与信息加工、分析的科学家们的知识水平、实践经验和工作作风。因此,空间环境科学家们的工作往往使外行人士感到高深莫测,他们也被人们尊称为载人航天的“护航天使”。