宇宙には自然災害はあるのでしょうか？サン：私を見て。

新たな太陽活動サイクルの開始に伴い、宇宙環境は人類の宇宙活動に多くの不確実な影響を及ぼし、宇宙での自然災害につながる可能性があります。宇宙自然災害とは、主に宇宙災害気象、宇宙物体の落下、太陽磁場の有害な変動など、不安定な宇宙環境によって引き起こされる危険な行動や壊滅的な結果を指します。人類の宇宙活動は、宇宙における自然災害の影響に備える必要があります。

気まぐれな宇宙天気

宇宙天気の概念は1990年代に米国によって初めて提案されました。これは、太陽と地球の間の空間における太陽活動によって放出される電磁放射と粒子放出の伝達および変換プロセスとして理解できます。そのうち、地球表面から20～30キロメートル上空から太陽の外大気までの宇宙領域は太陽地球空間と呼ばれ、主に中層・上層大気、電離層、磁気圏、惑星間空間、太陽大気をカバーしています。太陽活動が比較的安定しているときは、「良い天気」と言えます。太陽活動が比較的頻繁になり、無線通信、衛星航法、電力などのシステムに障害や崩壊を引き起こす場合、それは「悪天候」と呼ばれます。しかし、風、雲、雨、雪などの対流圏の天気とは異なり、壊滅的な宇宙天気は頻繁に発生するわけではなく、主に太陽活動によって引き起こされます。

太陽は、最高100万度の温度を持つ高温ガス（正確にはプラズマ）の球体です。特に太陽黒点に関連する「嵐」の領域（専門的には太陽活動領域と呼ばれる）では、常に「乱気流」が存在します。多くの場合、電磁放射線や高エネルギー粒子が「爆発的」に放出されます。最近メディアでよく見かける「太陽嵐」です。

太陽嵐は、太陽の激しい爆発活動によって引き起こされる強力な擾乱です。太陽噴火活動とは、太陽の大気圏で発生する短期間の大規模なエネルギー放出現象を指し、主に増強電磁放射、高エネルギー荷電粒子流、プラズマ雲の3つの形式で放出されます。太陽の爆発が激化すると、噴出する物質とエネルギーが地球近傍の宇宙空間に到達し、地球の宇宙環境に一連の大きな混乱を引き起こし、それが今度は人間の活動に影響を及ぼすことになります。

太陽嵐

強い太陽嵐の間、太陽フレアとコロナ質量放出は通常複数回発生します。前者は高エネルギーの電磁放射を放出し、光速で伝播し、約 8 分で地球に到達します。後者は光速以下の高エネルギー粒子の流れを放出し、早ければ数十分、遅ければ1～3日で地球の近くに到達するだろう。

太陽嵐は地球の磁場によって形成された磁気圏を吹き飛ばす

ガリレオが望遠鏡を発明して以来、人類は約400年にわたって太陽の活動を監視してきました。科学技術の発展により、宇宙からの太陽観測能力は大幅に向上しました。たとえば、NASA と ESA が共同で打ち上げた太陽・太陽風観測衛星 (SOHO) は、太陽黒点の活動、太陽風、太陽の内部構造の変化をリアルタイムで監視できます。最近、ESAはラグランジュプロジェクトを立ち上げ、これまで試みられたことのないラグランジュL5地点での太陽監視活動を実施する予定であり、2025年頃には関連する早期警報メカニズムを確立する予定であると発表しました。この計画は太陽嵐に焦点を当て、太陽嵐の発生サイクルを効果的に予測し、地球への悪影響を最小限に抑えます。

太陽風探査機

ESA ラグランジュ プロジェクト L5 観測サイト

学界では通常、太陽黒点の相対的な数を使用して太陽活動の長期的なレベルを特徴付け、太陽黒点の数が最も少なかった 1755 年を最初の太陽活動サイクルとしています。太陽活動周期は 11 年ほど続くこともありますが、数分程度と短い場合もあります。現在、太陽活動は第24次活動周期の最終段階に入っています。第25次活動周期は2020年1月頃から始まり、2031年6月頃に終了すると予想されています。この期間中は太陽活動レベルが低く、太陽風速度も低いレベルにあるため、近い将来、太陽活動は比較的安定するでしょう。

太陽嵐は人間の活動に深刻な影響を及ぼす

太陽嵐は人類の生命に多くの脅威と危険をもたらします。歴史上有名な「ケベック事件」がその一例です。 1989 年は、第 22 次太陽活動周期における太陽黒点数のピーク年でした。わずか1か月の間に、太陽嵐により約107回の太陽X線フレアと数十回のコロナ質量放出が発生した。太陽嵐が「襲来」し、いくつかの大規模な電力系統障害を引き起こした。カナダのケベック州のほとんどの地域で9時間以上停電が発生し、600万人の住民の生活が深刻な影響を受けました。強力な太陽フレアにより、短波通信に突然の障害が 39 件発生し、そのうち 15 件は部分的な通信中断、24 件は完全な通信中断となりました。

ケベック州の停電中に変圧器が焼損した

太陽嵐によって発生した大規模な磁気嵐も、複数の宇宙船の運用障害を引き起こした。衛星の異常は合計46件記録されています。例えば、大規模な磁気嵐により、米国の国家気象衛星の信号が途絶え、また一連の航法衛星が長時間にわたり正常に動作できなくなり、軍事システムが追跡していた数千の航空目標の位置変更を余儀なくされた。

太陽嵐が宇宙船に与える影響

不完全な統計によれば、各太陽活動サイクル中に、「ケベック・イベント」に類似した壊滅的な宇宙天気イベントが平均して数件から数十件発生しています。もう一つの例は、第23太陽活動周期中に発生した「ハロウィーン事件」（西洋ではハロウィーンにちなんで名付けられている）で、この事件により、世界中の短波通信が中断され、民間航空通信に不具合が発生した。 NASAの火星探査衛星オデッセイの観測機器は粒子放射線によって完全に破壊された。北京、満州里など中国の他の地域の無線観測点の短波信号も一時途絶えた。

猛烈な太陽嵐

現代の航空宇宙技術の急速な発展に伴い、宇宙プラットフォームに基づく機器システムや情報システム基盤が宇宙活動においてますます広く利用されるようになっています。その結果、宇宙天気が宇宙活動に与える影響は拡大し続け、その影響の範囲は拡大し続けています。太陽嵐は次のような側面に重要な影響を及ぼします。

宇宙活動への影響。太陽嵐によって放出される高エネルギー荷電粒子は、宇宙船の表面に継続的に衝突し、宇宙船に放射線損傷を引き起こす可能性があります。同時に、大量の高エネルギー電子も電子機器を通過し、機器が発行する指示やデータ画像に重大な影響を及ぼします。分析によれば、宇宙船が深宇宙を航行中や宇宙飛行士が船室外で作業中の場合、致死量の高エネルギー荷電粒子放射線にさらされる確率は10分の1程度あり、宇宙活動への有害性が明らかになった。

通信、早期警報、航行、測位などに影響を及ぼします。太陽嵐の発生に伴い、突発的な電離層の擾乱により短波無線通信や早期警報レーダーの利用可能な周波数帯域が狭くなり、衛星マイクロ波通信も電離層のちらつきにより通信品質が低下したり、信号が途切れたりする可能性があります。電離層嵐により、GPS 衛星ナビゲーションと測位の誤差は数十から数百メートルに増加します。

軌道上の宇宙船の運用への影響。太陽嵐は上層大気の密度に深刻な乱れを引き起こし、宇宙船の実際の軌道は予測された軌道から大きく外れ、地上追跡局は追跡対象を「見失う」ことになります。

「太陽危機」を積極的に予防し、効果的に解決する

積極的な予防措置を講じれば、宇宙天気による被害は回避できます。

監視と予測。宇宙災害気象の監視と予報を強化し、監視と予報手段を開発し、災害気象予報メカニズムを確立する。例えば、太陽地球ラグランジュ点に宇宙天気監視ステーションを設置し、低軌道と高軌道でそれぞれ長期宇宙環境監視を実施し、地上監視管理機関を設立し、宇宙災害気象の監視予報システムを形成し、監視予報メカニズムを形成することができる。

メカニズム研究。宇宙災害監視データに基づき、宇宙天気の理解度を向上させるための気象環境研究を実施する。宇宙活動に対する災害気象の影響に関する研究を実施し、宇宙環境が宇宙船に与える影響のメカニズムを研究する。大気の密度や地球の磁場など、宇宙天気が地球環境に与える影響のメカニズムについて研究を行います。

保護に注意してください。これまでの認識を踏まえ、技術的な難易度やコストなどを総合的に考慮し、宇宙安全装置の災害気象に対する回避策について研究を行い、宇宙安全装置の防護能力を適切に向上させるべきである。

技術革新。宇宙災害気象への対応と予防のための技術革新を実施し、レーザー通信などの新しい宇宙通信手段を模索し、災害気象が宇宙通信に与える影響を軽減します。