如何應(yīng)對(duì)空間天氣挑戰(zhàn)

　　1957年人造衛(wèi)星上天，人類進(jìn)入空間時(shí)代。從此，人們開(kāi)始意識(shí)到在陸地、海洋和大氣環(huán)境之外，存在著與人類生存發(fā)展息息相關(guān)的第四環(huán)境——日地空間環(huán)境。瞬時(shí)發(fā)生的爆發(fā)性太陽(yáng)活動(dòng)通常會(huì)引起日地空間環(huán)境的劇烈變化，人們稱之為空間天氣（spaceweather）。

　　災(zāi)害性空間天氣事件會(huì)嚴(yán)重威脅衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航、電力等基礎(chǔ)設(shè)施和高技術(shù)系統(tǒng)，甚至危及人類的健康和生命，進(jìn)而導(dǎo)致多方面的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。

　　美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）在2022年2月發(fā)射了49顆“星鏈”衛(wèi)星，受到空間天氣引發(fā)的地磁暴影響，40多顆衛(wèi)星在發(fā)射后不久就墜入大氣層燒毀。美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）行政主管凱瑟琳·蘇利文曾直言，“盡管人類對(duì)空間天氣的物理現(xiàn)象研究甚多，但人類社會(huì)在太陽(yáng)風(fēng)暴面前依然脆弱”。隨著人類高技術(shù)系統(tǒng)和航天活動(dòng)的迅速發(fā)展，空間天氣已經(jīng)成為影響國(guó)家安全與社會(huì)穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略因素之一。

　　Ⅰ空間環(huán)境探索成為國(guó)家戰(zhàn)略

　　美國(guó)是最早開(kāi)始對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行探索、開(kāi)發(fā)和利用的國(guó)家，也是目前相關(guān)活動(dòng)規(guī)模最大的國(guó)家，其在空間天氣的監(jiān)測(cè)、研究、預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與危害防護(hù)方面的人力和財(cái)力投入較大，在研究水平和避險(xiǎn)技術(shù)等方面處于世界前列。近十幾年來(lái)，美國(guó)逐步將空間天氣提升為國(guó)家戰(zhàn)略。

　　2011年，奧巴馬政府發(fā)布了“國(guó)家應(yīng)對(duì)”總統(tǒng)政策指令（PPD-8），要求建立一體化的國(guó)家能力體系并制定一系列“國(guó)家計(jì)劃框架”以應(yīng)對(duì)所有災(zāi)害。根據(jù)這一要求，美國(guó)國(guó)土安全部發(fā)布了《國(guó)家戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告》，將空間天氣確定為對(duì)國(guó)家安全有著重大潛在影響的九大自然災(zāi)害之一。

　　2014年，美國(guó)國(guó)會(huì)參眾兩院批準(zhǔn)成立了“空間天氣運(yùn)營(yíng)、研究與減災(zāi)”任務(wù)工作組，正式啟動(dòng)了美國(guó)國(guó)家空間天氣戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃的制定工作。

　　2015年，白宮正式發(fā)布《國(guó)家空間天氣戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃》，從國(guó)家層面來(lái)全面應(yīng)對(duì)極端太陽(yáng)風(fēng)暴所帶來(lái)的威脅，空間天氣成為美國(guó)政府需要優(yōu)先考慮的事項(xiàng)之一。

　　2016年，奧巴馬總統(tǒng)簽署了《協(xié)調(diào)努力為國(guó)家做好空間天氣事件的準(zhǔn)備》總統(tǒng)行政命令，進(jìn)一步強(qiáng)化美國(guó)聯(lián)邦政府應(yīng)對(duì)空間天氣事件的目標(biāo)和措施，以及各政府部門(mén)與機(jī)構(gòu)的具體職責(zé)。

　　2019年3月，白宮發(fā)布了修訂版《國(guó)家空間天氣戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃》，將現(xiàn)有和未來(lái)的空間天氣活動(dòng)統(tǒng)一到三大主要目標(biāo)之下：加強(qiáng)對(duì)國(guó)家安全、國(guó)土安全以及商業(yè)資產(chǎn)和商業(yè)運(yùn)營(yíng)的保護(hù)，使其免受極端空間天氣影響；及時(shí)和準(zhǔn)確進(jìn)行空間天氣預(yù)報(bào)；制定極端空間天氣事件的應(yīng)急預(yù)案。

　　2019年12月，美國(guó)正式成立天軍，將日地空間視為重要的作戰(zhàn)空間、關(guān)系空天安全——制“天”權(quán)的重要組成部分。與此同時(shí)，空間天氣保障技術(shù)成為搶占國(guó)家安全制高點(diǎn)的重要保障之一。

　　2020年，美國(guó)發(fā)布《空間天氣法案》，將應(yīng)對(duì)空間天氣現(xiàn)象的經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響定為美國(guó)法定國(guó)家政策。隨即又發(fā)布了《太空安全的未來(lái)：美國(guó)30年戰(zhàn)略》，將地月空間安全納入美國(guó)空間戰(zhàn)略當(dāng)中。

　　2023年12月20日，美國(guó)白宮科技政策辦公室（OSTP）發(fā)布了《國(guó)家空間天氣戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃的執(zhí)行計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱執(zhí)行計(jì)劃），該執(zhí)行計(jì)劃是美國(guó)空間天氣國(guó)家戰(zhàn)略的重要延續(xù)，一經(jīng)發(fā)布就引起國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。

　　Ⅱ美國(guó)新版執(zhí)行計(jì)劃要點(diǎn)解讀

　　美國(guó)拜登政府將增強(qiáng)空間系統(tǒng)的安全性和恢復(fù)能力作為空間政策的首要任務(wù)。此次發(fā)布的執(zhí)行計(jì)劃旨在從國(guó)家層面為跨部門(mén)的空間天氣活動(dòng)提供路線圖。通過(guò)這項(xiàng)工作，美國(guó)政府將進(jìn)一步保障國(guó)家安全資產(chǎn)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和空間運(yùn)營(yíng)，同時(shí)促進(jìn)美國(guó)商業(yè)空間和地面活動(dòng)的發(fā)展。執(zhí)行計(jì)劃圍繞三大目標(biāo)，提出了93條具體的措施，助力美國(guó)成為“空間天氣有備國(guó)家”。

　　目標(biāo)一：提升國(guó)家安全、國(guó)土安全以及商業(yè)資產(chǎn)和業(yè)務(wù)抵御空間天氣影響的能力。進(jìn)一步完善空間天氣基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間天氣事件強(qiáng)度的定量評(píng)估；評(píng)估重點(diǎn)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)和國(guó)家安全資產(chǎn)對(duì)空間天氣影響的脆弱性，并指導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)管理；對(duì)空間天氣對(duì)空間、空中和地面國(guó)家關(guān)鍵職能以及相關(guān)優(yōu)先級(jí)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)家安全系統(tǒng)、資產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)的影響進(jìn)行建模；鑒定和評(píng)估頻發(fā)和極端空間天氣事件對(duì)空間任務(wù)的影響；評(píng)估空間天氣對(duì)關(guān)鍵任務(wù)的運(yùn)轉(zhuǎn)和實(shí)施的影響成本；確定和優(yōu)先考慮研究和開(kāi)發(fā)的必要性，以增強(qiáng)關(guān)鍵職能和國(guó)家安全資產(chǎn)對(duì)空間天氣影響的安全性和彈性；測(cè)試、評(píng)估和部署技術(shù)和設(shè)備，以減輕空間天氣對(duì)關(guān)鍵功能和資產(chǎn)的影響；支持開(kāi)發(fā)和使用標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備對(duì)空間天氣事件的恢復(fù)能力。

　　目標(biāo)二：發(fā)展并發(fā)布準(zhǔn)確及時(shí)的空間天氣特性和事件預(yù)報(bào)。明確地基、海基、空基和天基觀測(cè)所需的基本能力；確保空間天氣觀測(cè)平臺(tái)、能力和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行；支持和協(xié)調(diào)太陽(yáng)物理和地球空間科學(xué)基礎(chǔ)研究；確定、開(kāi)發(fā)和測(cè)試創(chuàng)新方法，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大、信息更豐富、更可靠、成本更低的評(píng)估手段；改進(jìn)目前的空間天氣模型，開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的空間天氣模擬技術(shù)；確定并酌情發(fā)布新的或之前未充分利用的數(shù)據(jù)集；確定將研究中的模型和觀測(cè)能力轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的機(jī)制；加強(qiáng)觀測(cè)數(shù)據(jù)在相關(guān)行業(yè)內(nèi)的可獲取性和共享；提高空間天氣事件通知的時(shí)效性；與國(guó)際伙伴合作，以確保極端事件期間空間天氣產(chǎn)品和服務(wù)與全球協(xié)調(diào)一致；發(fā)展和完善態(tài)勢(shì)感知能力。

　　目標(biāo)三：建立對(duì)空間天氣事件應(yīng)對(duì)和恢復(fù)的計(jì)劃和程序。制定、審查和更新聯(lián)邦應(yīng)對(duì)計(jì)劃、項(xiàng)目和程序，以應(yīng)對(duì)空間天氣的影響；開(kāi)發(fā)和分發(fā)關(guān)于空間天氣影響的產(chǎn)品和信息，以支持協(xié)同應(yīng)對(duì)和恢復(fù)工作；促進(jìn)信息共享，為受空間天氣影響風(fēng)險(xiǎn)最大的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行和恢復(fù)提供信息并予以加強(qiáng)；評(píng)估在空間天氣事件發(fā)生之前、期間和之后，有關(guān)指揮、暫停或控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行、功能和服務(wù)的能力方面的行政和法定權(quán)限；針對(duì)空間天氣事件建立聯(lián)邦響應(yīng)、重建和運(yùn)行演練的計(jì)劃和程序。

　　Ⅲ我國(guó)空間天氣戰(zhàn)略的發(fā)展態(tài)勢(shì)

　　我國(guó)從地磁監(jiān)測(cè)、電離層有限參量的監(jiān)測(cè)起步，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本建立了針對(duì)整個(gè)日地空間的多參量監(jiān)測(cè)能力，為應(yīng)對(duì)空間天氣對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響提供了技術(shù)保障。此次美國(guó)《執(zhí)行計(jì)劃》的發(fā)布，對(duì)我國(guó)空間天氣戰(zhàn)略發(fā)展也有深刻的啟示。

　　首先，建立跨部門(mén)的空間天氣事務(wù)協(xié)調(diào)機(jī)制。空間天氣涉及國(guó)家的多個(gè)部門(mén)，必須強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，整合各類創(chuàng)新平臺(tái)以及科研任務(wù)，構(gòu)建多方支持的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研發(fā)生態(tài)，與用戶部門(mén)和國(guó)內(nèi)外科研力量協(xié)力攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)、互融互惠。

　　其次，建設(shè)天地一體化監(jiān)測(cè)體系。加快立項(xiàng)實(shí)施以我為主的國(guó)際性空間環(huán)境地基監(jiān)測(cè)計(jì)劃，強(qiáng)化我國(guó)在地基綜合監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的國(guó)際引領(lǐng)性優(yōu)勢(shì)；聚焦日地全景，加快部署系列科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)和揭示空間天氣起源的重大科學(xué)前沿；接續(xù)推進(jìn)應(yīng)用衛(wèi)星搭載和空間天氣監(jiān)測(cè)專星任務(wù)，從源頭上破除我國(guó)對(duì)美歐國(guó)家在空間天氣天基監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)方面的依賴，確保我國(guó)空間天氣預(yù)報(bào)保障服務(wù)自主高效。

　　再次，集合多方力量推動(dòng)空間天氣的研究和應(yīng)用事業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展。大力提升空間天氣的基礎(chǔ)研究力量，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)源頭突破和創(chuàng)新，提升空間天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的服務(wù)能力；深化我國(guó)空間天氣領(lǐng)域的融合發(fā)展，同時(shí)加強(qiáng)知識(shí)普及和傳播。以實(shí)際行動(dòng)落實(shí)“三大全球倡議”，助力和平利用外層空間、構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。