太阳的能量如果异常，将引发地球与太阳的磁极颠倒，并导致威胁地球的“磁力危机”，各种自然灾害和干扰性灾难增加。如何建立地球与太阳之间的监控“桥梁”？中科院院士、北京大学教授涂传诒昨日告诉记者，中国“夸父计划”评审和综合论证工作日前完成，明年有望正式立项，在2012年-2015年期间，中国将发射3颗卫星“环绕”在太阳和地球之间，这将是世界上唯一一个系统的日地空间探测计划，它们将对太阳与地球之间的空间灾害环境进行预报。

太阳“抖动”后定位失效

2006年12月，强烈的太阳耀斑导致全球日照区的全球定位系统（GPS）接收器出现故障，要么是“盲人指路”，要么就是定位功能丧失。与此同时，环绕地球轨道的多颗卫星和输电网络也受影响，这正是太阳活动增加后产生的结果。

实际上，作为太阳系中的地球，始终受到太阳光和热的作用，它们与地球内部动力“互动”，驱动着地球表层的演化。当地球的大气圈河水圈形成以后，以太阳能为动力的太阳这台“发动机”驱动着大气和大洋环流，形成风、云、雨、雪。这一切都在塑造和改变着地表的环境，影响着地球的生物圈。据介绍，太阳对地球的影响主要表现在两方面：因为太阳辐射是地球上各种运动现象的动力源泉，也是人类的能量源泉；另一方面，太阳活动影响地球气候、电离层和磁场，只不过它的种种迹象不在大气层内部。

因此，如果有一天，手机信号全无，正在运行的卫星纷纷陨落，或者电力输变线路出现瘫痪等故障，这些都不是危言耸听，而是在太阳活动的“掌控”之中。因为，在太阳活动异常的时候，与空间天气相关的人类活动都将受到影响，比如航天发射、在轨卫星安全、宇航员的太空之旅安全，以及地面的GPS定位系统、通讯、导航、电力输变线系统等都会受到来自太阳能量的影响。

灾害频繁源于空间灾害？

众所周知，太阳爆发活动将使高能量和带电粒子输运到地球高层大气，从而激发地磁暴，但地球却很难察觉这些具有破坏性又不引人注目的事件。有统计显示，地震、火山爆发、传染病乃至交通事故等，都与太阳黑子相对数存在一定关系。因此，必须派遣一个天眼对太阳和地球之间的这层空间进行观测。

涂传诒介绍，“夸父计划”的科学目标是观测空间天气事件从太阳到地球的整体连续变化现象，揭示控制日地空间系统的基本物理过程，提高空间天气灾害预报的准确度，服务航天通讯等高科技活动。他特别介绍了“嫦娥一号”。“为什么嫦娥发回来的数据都是一段一段的？我们判断就是受空气环境的影响，它里面的电脑需要经常翻转、重启才能工作。”因此，“夸父计划”将对日地空间天气系统的两端——太阳大气和地球空间——进行前所未有的时空连续、多层次的成像观测，完成从太阳大气到近地空间完整扰动因果链的探测，通过多方面的首创性监测，实现日地系统端到端的整体、连续成像观测。并预期在日地系统的能量及扰动的耦合机制如太阳爆发先兆、太阳风的形成机制等方面取得具有重要原创意义的突破性进展。

而根据多国科学家的预测，2012年将是下一个太阳活动峰年，2012年至2014年太阳活动将会很强烈，所以，“夸父”卫星在此之前发射才有更重要的现实意义。

三星组合创发射最远纪录

涂传诒院士是“夸父计划”的科研层面的主要设计者，通过他播放的介绍片，记者了解到，“夸父计划”由3颗卫星组成。其中A星的轨道在绕日地平衡点位置处。“它距离地心150万公里”，这颗卫星是最难打上去的，因为它的距离是“嫦娥”绕月卫星的近4倍。另外，B1和B2两颗卫星轨道相同，相位不同，近地距离在4000公里，它们一南一北接力绕着地球跑，确保24小时监测太阳活动导致的地球近地空间环境的变化。

谈到夸父A星的轨道设计，涂传诒说，这个L1（拉格朗日点）点位于日地连线上150万公里，属于一个深空探测的范畴，一般的飞行器根本无法到达该点，因此目前在L1点上运行的卫星，只有美国和欧空局共同发射的SOHO卫星以及NASA(美国航空航天局)发射的ACE卫星，但这两颗卫星已经超期服役多年。而设计时，他们考虑的是，L点能保证飞船对地面通讯时，避开太阳电磁噪声，同时卫星受力小，轨道比较容易控制，能够确保实施远距离测控和通讯。另外，夸父B卫星飞行任务目标是实现一天24小时、一周7天连续观测北极光的分布，因此，为了实现这个目标，夸父B才有了两颗同样的卫星组成。

除此之外，如何成像也是非常关键的。由于地球的外层空间有一些中性的氧原子，需要用现在的成像技术把其速度分布形成为图形。因此，整个“夸父计划”都采用成像技术，它所使用的一些特殊成像仪器都要作技术攻关，如中性原子成像仪、太阳白光日冕仪。这些仪器测量的资料，有望将中国对太阳观测和警报提前到3天。

多国参与“夸父计划”

因为中国的这个太阳探测计划属于国际领先，并且全部都是“原创设计”，因此，目前多国的科学家都希望利用这个航天器的平台进行有效科学实验。涂传诒介绍，夸父A星的卫星有效载荷是130公斤，B星均为65-70公斤，所以能“乘坐”的器材还是比较多的。

事实上，美国军方计划于2008年发射一颗卫星，用来监测高层大气中对卫星通讯和全球定位系统导航有影响的扰动。但该计划并不能做到像“夸父计划”一样全面系统的观测。因此，许多国家对“夸父计划”表现出了热切的关注。据涂传诒透露，目前比利时、加拿大和英国的空间科学家也确定参与这项太阳探索计划。不过，“夸父”里比较核心的仪器，中国还是坚持自主研发，像中性原子成像仪等都已有单位在研制。

涂传诒告诉记者，卫星上的有效载荷仪器面向的是全世界“招标”，而南京有没有科研单位制造的仪器会搭载“夸父”？他说，南京紫金山天文台研制的伽玛射线谱仪在“嫦娥”工程中表现良好，“夸父”卫星的设计单位将会加以应用。[天文爱好者/新闻]