如何應對空間天氣挑戰(zhàn)

　　1957年人造衛(wèi)星上天，人類進入空間時代。從此，人們開始意識到在陸地、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。瞬時發(fā)生的爆發(fā)性太陽活動通常會引起日地空間環(huán)境的劇烈變化，人們稱之為空間天氣（spaceweather）。

　　災害性空間天氣事件會嚴重威脅衛(wèi)星、通信、導航、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，進而導致多方面的社會經(jīng)濟損失。

　　美國太空探索技術(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。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）行政主管凱瑟琳·蘇利文曾直言，“盡管人類對空間天氣的物理現(xiàn)象研究甚多，但人類社會在太陽風暴面前依然脆弱”。隨著人類高技術(shù)系統(tǒng)和航天活動的迅速發(fā)展，空間天氣已經(jīng)成為影響國家安全與社會穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略因素之一。

　　Ⅰ空間環(huán)境探索成為國家戰(zhàn)略

　　美國是最早開始對空間環(huán)境進行探索、開發(fā)和利用的國家，也是目前相關(guān)活動規(guī)模最大的國家，其在空間天氣的監(jiān)測、研究、預報、風險規(guī)避與危害防護方面的人力和財力投入較大，在研究水平和避險技術(shù)等方面處于世界前列。近十幾年來，美國逐步將空間天氣提升為國家戰(zhàn)略。

　　2011年，奧巴馬政府發(fā)布了“國家應對”總統(tǒng)政策指令（PPD-8），要求建立一體化的國家能力體系并制定一系列“國家計劃框架”以應對所有災害。根據(jù)這一要求，美國國土安全部發(fā)布了《國家戰(zhàn)略風險評估報告》，將空間天氣確定為對國家安全有著重大潛在影響的九大自然災害之一。

　　2014年，美國國會參眾兩院批準成立了“空間天氣運營、研究與減災”任務(wù)工作組，正式啟動了美國國家空間天氣戰(zhàn)略和行動計劃的制定工作。

　　2015年，白宮正式發(fā)布《國家空間天氣戰(zhàn)略和行動計劃》，從國家層面來全面應對極端太陽風暴所帶來的威脅，空間天氣成為美國政府需要優(yōu)先考慮的事項之一。

　　2016年，奧巴馬總統(tǒng)簽署了《協(xié)調(diào)努力為國家做好空間天氣事件的準備》總統(tǒng)行政命令，進一步強化美國聯(lián)邦政府應對空間天氣事件的目標和措施，以及各政府部門與機構(gòu)的具體職責。

　　2019年3月，白宮發(fā)布了修訂版《國家空間天氣戰(zhàn)略和行動計劃》，將現(xiàn)有和未來的空間天氣活動統(tǒng)一到三大主要目標之下：加強對國家安全、國土安全以及商業(yè)資產(chǎn)和商業(yè)運營的保護，使其免受極端空間天氣影響；及時和準確進行空間天氣預報；制定極端空間天氣事件的應急預案。

　　2019年12月，美國正式成立天軍，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，空間天氣保障技術(shù)成為搶占國家安全制高點的重要保障之一。

　　2020年，美國發(fā)布《空間天氣法案》，將應對空間天氣現(xiàn)象的經(jīng)濟社會影響定為美國法定國家政策。隨即又發(fā)布了《太空安全的未來：美國30年戰(zhàn)略》，將地月空間安全納入美國空間戰(zhàn)略當中。

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

　　Ⅱ美國新版執(zhí)行計劃要點解讀

　　美國拜登政府將增強空間系統(tǒng)的安全性和恢復能力作為空間政策的首要任務(wù)。此次發(fā)布的執(zhí)行計劃旨在從國家層面為跨部門的空間天氣活動提供路線圖。通過這項工作，美國政府將進一步保障國家安全資產(chǎn)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和空間運營，同時促進美國商業(yè)空間和地面活動的發(fā)展。執(zhí)行計劃圍繞三大目標，提出了93條具體的措施，助力美國成為“空間天氣有備國家”。

　　目標一：提升國家安全、國土安全以及商業(yè)資產(chǎn)和業(yè)務(wù)抵御空間天氣影響的能力。進一步完善空間天氣基準，實現(xiàn)對空間天氣事件強度的定量評估；評估重點關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)和國家安全資產(chǎn)對空間天氣影響的脆弱性，并指導風險管理；對空間天氣對空間、空中和地面國家關(guān)鍵職能以及相關(guān)優(yōu)先級關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和國家安全系統(tǒng)、資產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)的影響進行建模；鑒定和評估頻發(fā)和極端空間天氣事件對空間任務(wù)的影響；評估空間天氣對關(guān)鍵任務(wù)的運轉(zhuǎn)和實施的影響成本；確定和優(yōu)先考慮研究和開發(fā)的必要性，以增強關(guān)鍵職能和國家安全資產(chǎn)對空間天氣影響的安全性和彈性；測試、評估和部署技術(shù)和設(shè)備，以減輕空間天氣對關(guān)鍵功能和資產(chǎn)的影響；支持開發(fā)和使用標準，提高設(shè)備對空間天氣事件的恢復能力。

　　目標二：發(fā)展并發(fā)布準確及時的空間天氣特性和事件預報。明確地基、�；�、空基和天基觀測所需的基本能力；確�？臻g天氣觀測平臺、能力和網(wǎng)絡(luò)的標準運行；支持和協(xié)調(diào)太陽物理和地球空間科學基礎(chǔ)研究；確定、開發(fā)和測試創(chuàng)新方法，以實現(xiàn)更強大、信息更豐富、更可靠、成本更低的評估手段；改進目前的空間天氣模型，開發(fā)更先進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能力轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)運營的機制；加強觀測數(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效性；與國際伙伴合作，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)勢感知能力。

　　目標三：建立對空間天氣事件應對和恢復的計劃和程序。制定、審查和更新聯(lián)邦應對計劃、項目和程序，以應對空間天氣的影響；開發(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)同應對和恢復工作；促進信息共享，為受空間天氣影響風險最大的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的運行和恢復提供信息并予以加強；評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)施運行、功能和服務(wù)的能力方面的行政和法定權(quán)限；針對空間天氣事件建立聯(lián)邦響應、重建和運行演練的計劃和程序。

　�、笪覈�空間天氣戰(zhàn)略的發(fā)展態(tài)勢

　　我國從地磁監(jiān)測、電離層有限參量的監(jiān)測起步，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本建立了針對整個日地空間的多參量監(jiān)測能力，為應對空間天氣對社會經(jīng)濟的影響提供了技術(shù)保障。此次美國《執(zhí)行計劃》的發(fā)布，對我國空間天氣戰(zhàn)略發(fā)展也有深刻的啟示。

　　首先，建立跨部門的空間天氣事務(wù)協(xié)調(diào)機制�？臻g天氣涉及國家的多個部門，必須強化組織領(lǐng)導和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，整合各類創(chuàng)新平臺以及科研任務(wù)，構(gòu)建多方支持的基礎(chǔ)研究和應用研發(fā)生態(tài)，與用戶部門和國內(nèi)外科研力量協(xié)力攻關(guān)，實現(xiàn)互通互聯(lián)、互融互惠。

　　其次，建設(shè)天地一體化監(jiān)測體系。加快立項實施以我為主的國際性空間環(huán)境地基監(jiān)測計劃，強化我國在地基綜合監(jiān)測領(lǐng)域的國際引領(lǐng)性優(yōu)勢；聚焦日地全景，加快部署系列科學衛(wèi)星任務(wù)和揭示空間天氣起源的重大科學前沿；接續(xù)推進應用衛(wèi)星搭載和空間天氣監(jiān)測專星任務(wù)，從源頭上破除我國對美歐國家在空間天氣天基監(jiān)測數(shù)據(jù)方面的依賴，確保我國空間天氣預報保障服務(wù)自主高效。

　　再次，集合多方力量推動空間天氣的研究和應用事業(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，強化基礎(chǔ)研究實現(xiàn)源頭突破和創(chuàng)新，提升空間天氣預報業(yè)務(wù)的服務(wù)能力；深化我國空間天氣領(lǐng)域的融合發(fā)展，同時加強知識普及和傳播。以實際行動落實“三大全球倡議”，助力和平利用外層空間、構(gòu)建人類命運共同體。