我国"羲和二号"太阳探测器将首驻日地L5点 开启空间天气监测新局面

围绕空间安全与航天应用需求,太阳活动监测与预警能力建设正成为多国关注的重点方向;我国日地L5太阳探测工程“羲和二号”近日正式启动,计划2028年至2029年择机发射,目标指向日地系统五个引力平衡点之一的L5点。该选择意味着我国太阳观测将从以地球近旁为主的“正面观察”,迈向更具前瞻性的“侧向—前向联合观测”,在太阳研究与空间天气服务能力上实现关键提升。问题在于,太阳并非静态天体,其磁场演化驱动的太阳耀斑、日冕物质抛射等爆发现象,可能在短时间内触发强烈空间天气事件,影响卫星运行、导航通信、航空航天任务以及电力系统等关键基础设施。随着高轨卫星密度增加、深空探测活动增多、地面数字化与电气化程度提升,空间天气正由“科研议题”加速转化为“现实风险”。如何更早识别太阳活动区的孕育与演化,并对可能产生的地球效应作出更可靠的预判,是提升空间安全保障水平的关键环节。原因在于观测视角与轨道位置决定了信息获取的时效与完整性。过去人类发射的太阳探测器多位于日地连线附近,主要覆盖L1等区域,能够较好观测面向地球的太阳盘面活动,但对活动区从太阳边缘转向正面、以及爆发前磁场结构的演变,存在角度与时间上的天然限制。日地L5点位于地球绕日轨道“后方”附近,与太阳和地球形成近似等边三角形几何关系,提供了区别于传统观测的侧向视角。在这一位置,探测器可以更早看到即将转到地球可视正面的活动区,并从侧向获取对磁场结构与三维过程更敏感的观测信息,从而弥补仅靠地球视角可能带来的盲区。影响主要体现在三上:一是提升对太阳爆发的物理认知。“羲和二号”将从新的波段和视角开展立体观测,面向太阳磁场与太阳活动进行精细测量,力求建立更完整的太阳爆发三维物理模型。对太阳爆发从孕育、触发到传播的机制理解越清晰,预报模型的可解释性与稳定性就越强。二是前移预警时间窗口。涉及的专家指出,相比地球视角,在L5点有望提前约四到五天捕捉活动区与活动现象的演化信息,尤其针对耀斑、日冕物质抛射等可能引发灾害性空间天气的过程,可为地面与在轨系统的应急响应争取更充足的准备时间。三是形成系统能力的“拼图效应”。我国已于2021年成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”,目前运行状态良好并超期服役。在此基础上推进“羲和二号”,意味着我国太阳观测将逐步形成多点部署、互补视角的体系化格局,有利于从单星试验走向长期稳定、可持续迭代的观测与服务能力建设。对策层面,“羲和二号”任务设计体现出面向长期运行与服务应用的综合考量。其一,选择引力平衡点有助于降低维持轨道稳定的能耗,具备较好的长寿命运行优势,设计寿命可达7年,为持续监测与长期序列数据积累提供条件。其二,面向空间天气业务化需求,任务目标不仅强调科学发现,也突出对预警预报能力的支撑,推动观测数据、物理模型与业务应用形成闭环联动。其三,任务由高校与航天领域多单位协同提出与推进,说明了面向国家重大需求的产学研用协同路径,有利于在关键载荷、探测数据处理、模型算法与应用系统建设上形成合力,提升工程实施与成果转化效率。前景来看,随着我国载人航天、卫星互联网、深空探测与高分辨率对地观测等任务持续推进,空间环境保障能力的重要性将深入凸显。向日地L5点部署探测平台,有望与地球附近、太阳近距离探测等任务形成互补,构建覆盖“太阳源区—行星际传播—地球空间响应”的链条式观测与预报体系。未来若能在多点观测基础上进一步强化数据共享、模型同化与业务联动,将推动空间天气从“事后评估”更多转向“事前预警”和“主动防护”,为航天器在轨运行安全、关键行业稳定运行以及国家空间安全能力建设提供更有力的科技支撑。

太阳活动与人类生存息息有关。“羲和二号”的启动,标志着我国太阳探测正从“点”的观测向“面”的立体监测迈进。通过在日地L5点部署新的观测平台,我国将获得对太阳活动更全面、更深入的认识,进而提升空间天气预报的准确性与及时性。这不仅是科学探索的重要进展,也是提升空间环境风险应对能力、维护国家空间安全的重要布局。随着“羲和二号”顺利实施,我国有望在太阳物理研究与空间天气服务上取得更多高质量成果。