出舱需要“察言观色”吗

正如科幻小说《三体》中所言，宇宙就像一座黑暗森林。航天员和飞船身处这漆黑一片的森林时很可能会遇到一些危险的“不速之客”，其中就包括空间天气。空间天气包括哪些？飞船在太空中会受到哪些空间天气影响？航天员出舱需要看“空间天气预报”吗？

有报告称，40%的航天器故障与空间天气有关。与地球上的天气一样，空间天气也有“风”“雨”等现象。不同的是，空间天气中的“风”是高速运动的等离子体流，空间天气中的“雨”是由磁层沉降的带电粒子组成。太阳正是所有空间天气现象的“始作俑者”。

太阳的外层大气从太阳表面喷出，形成充盈整个太阳系的太阳风，地球就浸泡其间，只不过有地球磁场作为天然屏障，我们才得以生存。太阳不仅会“刮”太阳风，偶尔还会爆发太阳风暴。一次太阳风暴释放的能量相当于10 万至100 万次强火山爆发，或上百亿枚百吨级氢弹的爆炸效果。

总之，太阳活动会导致太阳风和地球空间环境产生各种变化，从刺眼的耀斑到让信鸽迷路的磁暴，从“暴脾气”的高能带电粒子流到威力惊人的“太阳海啸”——日冕物质抛射，都是航天器可能会碰到的危险因子。

舱外与舱内的环境截然不同。出舱后，航天员进入一片未知的危险之地。国际航空联合会将100 千米的高度定义为大气层和太空的界线，并将其称为卡门线，卡门线之外的部分称为太空。太空是一个接近真空的环境，没有物质分子的运动，热量很难传导，空间温度极低。通过对宇宙微波背景辐射进行测量，科学家计算出太空的平均溫度为-270℃左右。

如果航天员离开舱外航天服的保护，没有氧气和外部气压，在15 秒甚至更短时间内就会昏迷，血液和体液会“沸腾”，组织和器官会膨胀，不仅会遭受极端温差带来的伤害，还可能受到宇宙射线、带电粒子的攻击，以及高速移动的微小尘埃、岩石或空间碎片带来的撞击。

空间环境的变化对飞行器的影响又有多大？影响低轨道飞行器运行安全的轨道空间环境主要是大气环境、高能辐射环境等。当太阳辐射突然增强或发生地磁暴时，高层大气密度迅速上升，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。

地球周围有一个名为“范艾伦辐射带”的空间区域，大致分成1500～5000 千米和13 000～20 000 千米的高度范围，在有空间天气扰动时还会向上或向下扩张。这一区域有能量高、密度大的带电粒子，对在其中飞行的飞行器和人类伤害很大。

为此，综合考量发射成本、观测需求，以及航天员的健康和飞行器、仪器设备的安全等因素，科学家一般把空间站飞行的高度设定在400千米附近。目前，仍在轨运行的国际空间站和我国正在建造的空间站均处于这一高度附近。

然而，在太阳活动爆发期，空间辐射增强，航天器及航天员都面临严峻考验。为了最大限度地减弱空间辐射，选择合理的出舱时机尤为重要。这时，监测空间环境变化的天气预报必不可少，它能对太阳辐射、太阳质子事件、地磁暴等空间环境要素进行监测、预报和影响分析，评估空间环境变化对空间站可能带来的威胁，协助空间站系统和航天员及时规避未知的空间环境中的危险。