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国家空间科学中心空间环境预报为长征5B火箭首飞和新飞船保驾护航

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作者：李志涛钟秋珍刘方华
中国科学院国家空间科学中心
中国科学院空间环境研究预报中心
北京时间2020年5月5日18时 ， 中国海南文昌航天发射场 ， 长征五号B运载火箭成功首飞 ， 重约22吨的新一代载人飞船试验船等载荷的组合体顺利进入预定轨道 。 中科院空间环境预报中心为发射任务提供了圆满的空间环境保障服务 ， 并开启全天候的空间环境保障模式 ， 24小时不间断地为新飞船的安全运行保驾护航 。
国家空间科学中心空间环境预报为长征5B火箭首飞和新飞船保驾护航
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图1长征五号B运载火箭发射成功（摘自中国航天科技集团微信公众号）
长征五号B运载火箭
长征五号B运载火箭是在长征五号运载火箭基础上改进研制的新型火箭 ， 根据空间站任务要求新研制了大型整流罩 ， 并对全箭进行了适应性改造 。 火箭起飞质量约849吨 ， 近地轨道运载能力达到25吨级 ， 可满足约22吨的空间站舱段发射需求 。 本次任务是我国乃至亚洲运载火箭首次发射超过20吨的航天器 。 任务的成功 ， 进一步奠定了长征五号系列运载火箭运载能力在世界现役火箭第一梯队中的地位 ， 标志着我国正式打通25吨级“天地运输走廊” ， 具备了建设载人空间站等大型空间基础设施的能力 。 这是我国在建设航天强国的征程中迈出的关键一步 。
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图2长征五号B运载火箭（摘自中国航天科技集团微信公众号）
新一代载人飞船试验船
新一代载人飞船 ， 是全面升级的天地往返交通工具 ， 面向我国近地空间站运营、载人深空探测等任务需求 。 飞船采用返回舱与服务舱两舱构型 ， 未来在执行近地轨道任务时 ， 可以一次运送6-7名航天员 。 试验船飞行验证的成功实施将为研制我国新一代载人飞船实现我国载人天地往返运输技术由跟跑到并跑、领跑的跨越式发展 ， 为我国载人空间站建造运营和载人深空探测奠定更加坚实的基础 ， 开启我国载人航天工程新篇章 。
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图3新一代载人飞船
影响长征5B发射和新飞船运行安全的空间环境
影响长征5B发射和新飞船运行安全的轨道空间环境主要是大气环境、高能辐射环境和流星体环境等 。 这些环境的变化主要受太阳活动和地磁活动的制约 。 太阳活动是近地空间环境的扰动源 ， 大的太阳爆发活动直接影响近地空间环境 ， 如产生太阳质子事件引起高能辐射环境的变化 。 地磁暴期间 ， 高层大气密度会迅速上升 ， 导致低轨道上航天器的阻力增加 ， 从而改变航天器的正常运行轨道 ， 增大航天器定轨和轨道预测的误差 。
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图4航天器轨道衰减
长征5B发射期处于第24和第25太阳活动周的交替阶段 ， 太阳爆发活动的强度和频次都比较低 。 但是这并不意味着可以安枕无忧了 。 太阳上的冕洞（CH）经常连续几个太阳自转周（27天）引起地磁扰动 ， 偶发的日冕物质抛射（CME）也会时不时引起地磁暴 。
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图52020年以来冕洞和CME引起的地磁扰动
长征5B发射和新飞船的空间环境保障服务
遨游太空的新飞船 ， 会碰到各种未知的空间环境事件 ， 这就需要空间环境预报为其保驾护航 ， 告知其前方的道路状况 。 从神舟一号 ， 到神舟十一号 ， 从天宫一号 ， 到天宫二号 ， 中科院空间环境研究预报中心（简称预报中心）一直是我国载人航天任务空间环境保障的承担单位 ， 无时无刻不在保障着飞船运行的空间环境安全 。
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图6空间环境保障使得历次任务的发射均避开了有重大威胁的太阳质子事件


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