太阳天气的增加会以多种方式影响地球上的生命，例如引起地磁暴。图片来源：美国宇航局
今天，我们正处于 第25个太阳周期 的中间，该周期始于2019年，将持续到2030年，经历太阳耀斑、日冕物质抛射和太阳风暴的周期性高潮和低谷，这些周期将在今年或明年达到顶峰——这使得这是投资太阳天气监测能力的关键时期。
为什么研究太阳活动很重要
毫不夸张地说，太阳耀斑及其可能引起的地磁风暴对每个人的生活都有重大影响。它们可能导致卫星运行故障，而这些卫星对于维护地球上的通信和导航系统至关重要。它们还会损坏电网，导致大规模停电，并对宇航员以及高空飞行的飞行员和乘客构成辐射风险。活跃的太阳周期增加了太阳耀斑的频率和强度，并对受空间天气影响的所有技术和服务构成危险。
对关键基础设施的这种破坏对发达国家的经济来说可能代价非常高昂。太阳能活动导致的停电每年造成数百亿美元的 损失 。严重地磁暴等空间天气事件对全球经济的潜在影响是巨大的，每天 可能造成 总计384亿欧元（411亿美元）的损失。这些损失中有一半以上是由与供应链中断相关的间接成本造成的。太阳能事件造成的损害可能导致物流延误、生产停工、运营成本增加、货物短缺和国际贸易中的其他问题。
太阳天气预报在安全有效的太空探索中也起着至关重要的作用。如果没有准确的预测和预测分析，太空任务和所涉及的宇航员将面临暴露于辐射和设备故障的风险。
现有解决方案和未来需求
到2024年，空间天气监测和分析主要通过政府机构和科学组织进行。两个主要的信息提供者是美国国家海洋和大气管理局和欧洲航天局。这些组织管理来自各种来源的数据，包括卫星任务和地面天文台，以创建太阳活动的全面图景。
此外，这些组织经常使用基于历史数据的经验预测模型。这些模型有助于确定空间天气现象的模式和相关性，然后可用于预测未来事件。然而，这些信息并不总是准确或最新的，这大大降低了预测的相关性和效率。
1989 年 3 月，当现代空间天气预报方法尚不可用时，由太阳耀斑引起的强大地磁风暴引发了加拿大电网的 大规模技术中断 和中断。魁北克省数以百万计的居民和企业停电九个小时。同年8月的另一次太阳耀斑导致多伦多金融交易所停工三个小时。
缺乏有关空间天气的信息也会对卫星和其他空间系统造成重大损害。例如，2022 年 2 月的地磁风扰了 Starlink 的发射，导致该公司失去了 49 颗卫星中的 38 颗。Starlink 依靠 经验模型来预测大气状况，但这些模型的数据不足，未能准确估计风暴期间大气密度的增加。这导致了大于预期的大气阻力，并导致卫星发生故障。
这些事件凸显了开发高效系统的必要性，该系统能够提供有关太阳天气的准确和相关数据。与地球天气不同，空间天气是一种影响整个地球的全球现象。因此，高质量的预测需要收集和分析来自世界各地的数据，而这只能通过全球方法和全面的国际合作来实现。
要做到这一点，第一个基本步骤是创建一个单一的全球空间天气数据存储库——数据湖。这将涉及从各种来源收集和存储有关太阳活动的大量信息，例如航天器、地面天文台和不同国家的研究中心。这将有助于避免数据碎片化，填补预报中的空白，并为需要它的每一个人提供对空间天气状况的全面了解。
发展太阳天气监测和分析的另一个重要步骤是在空间基础设施中整合创新解决方案。目前，有关空间天气的大多数信息来自大型政府系统和卫星组，它们提供具有大量时间延迟的零散数据。同时，维护这些系统对国民经济来说是一个巨大的成本，并且涉及大量的官僚主义。这个问题可以通过引入发射到近地轨道的小型卫星组来解决。它们将作为昂贵的科学任务的可靠备份，并将大大简化监测太阳天气的过程并降低成本，确保连续的数据收集，并防止在主卫星发生故障时丢失有关宇宙辐射的关键信息。今天，我们Mission Space正在积极致力于这一计划，Spire Global和Millennium Space Systems的团队也是如此。
安全和发现的新时代
空间天气监测和分析不仅仅是一个科学研究的问题，这是一个可以改变人类在太空和地球上的未来的基本需求。这一领域的进步将为整个人类文明带来许多新的机会。
近地空间以外的探险将变得更加安全和容易获得 。准确的空间天气预报将使航天机构能够以最小的宇航员和设备风险规划深空任务，为探索系外行星和小行星开辟道路，包括月球和火星的殖民化。 预计 到2030年，此类任务将成为一项常规活动。
将加强对地球基础设施的保护。 通过了解太阳风暴何时以及如何影响我们的星球，我们将能够防止可能使住宅区停电和供暖的停电，确保稳定的移动通信和互联网接入，并通过保护航班免受太阳风暴的辐射影响来确保安全的航空旅行。这将有助于人类保护自己免受轻微的不便和对健康和安全的严重威胁。
太空经济的发展将受到激励。 对太阳天气影响的可靠保护将使太空旅游、资源开采和外星制造设施建设成为新的现实。
因此，SpaceX的 火星 殖民计划反映了太空经济发展的长期愿景。在这颗红色星球上建立人类住区不仅涉及研究和空间住宿的新环境，而且还涉及建立从外星来源提取和制造资源的新经济模式。这些项目的潜力、可行性和安全性很大程度上取决于对太阳天气条件的高质量分析和预测。
