太空天氣警報

　　2000年7月14日18時20分，我國科學家率先通過媒體向世界航天界發出了“太陽質子事件”警報。我國的衛星測控人員根據警報及時採取保護措施，在隨後而來的超強太陽風暴的襲擊中，確保了各衛星的運行安全。至此，我國空間環境監測工作實現了為航天事業擔當太空衛士的第一目標。

　　中國科學院空間科學與應用研究中心是我國空間環境監測儀器研製、數據接收處理和太空環境警報發出的基地之一。這些計算機屏幕實時顯示著衛星運行中所遇到的各种太空天氣環境狀況。

　　“太空天氣警報”很像我們平常看到的天氣預報,只是普通天氣預報關心的主要是人類活動將面臨的天氣條件，而“太空天氣警報”關注的是衛星、飛船等航天器發射、運行時將要面對的太空環境，其中最主要的對手是太陽風暴。我們知道，真實的太陽是一個熊熊燃燒的火球，表面像開水一樣劇烈翻滾，局部的能量大爆發，形成巨大的耀斑或日冕拋射，産生的強大的電磁輻射和帶電粒子流，會給脫離大氣層和地球磁場保護的衛星造成毀滅性的打擊。對於高速飛行的衛星來説，迎面而來的高能帶電粒子就像致命的子彈，會讓衛星上大規模的電子程序瞬間發生邏輯位翻轉或閂鎖，進而産生虛假指令，導致衛星壽命縮短、功能紊亂甚至喪失。據國際上8000多例衛星故障統計，其中百分之四十是由這樣的空間環境擾動引起的。

　　空間環境監測是發出“太空天氣警報”的基礎。今天，氣象觀測、定位導航、移動通訊等高科技活動已經把我們與衛星緊密地聯絡在一起，各航天大國也因此都把空間環境監測作為航天技術發展的重大課題來研究，為飛船、衛星的加固設計、運行管理、故障分析提供科學數據，向運行中的航天器發出太空環境擾動警報或預報。

　　當太陽耀斑爆發時，電磁輻射中的X射線約8分鐘到達地球,而帶電粒子則需要30分鐘甚至幾十小時才能到達地球,這個時間差就為發出“太空天氣警報”創造了條件。

　　在我國的“風雲二號”氣象衛星上，同時配置了太陽X射線探測器和空間粒子探測器，24小時連續對太陽活動和近地空間環境進行監測。通過監測儀器，地面人員就能計算出太陽帶電粒子到達近地空間的時間和強度，可提前通知用戶，對航天器的發射或在軌運行採取保護措施。目前我國自主研製的十幾種空間環境監測儀器以體積小、功能全、運行穩定在國際上形成了自己的鮮明特色。

　　中科院研究員朱光武研究員向我們介紹到：“在未來幾年，我們將在不同軌道、多顆衛星上安裝多種空間環境監測儀器，對空間環境進行全面的監測，使我國的空間環境監測達到世界先進水平。”

　　1998年啟動的中國科學院“知識創新”工程，正在把我國的空間環境監測與研究工作從“太空天氣警報”階段迅速推向“太空天氣預報”和人工改善、利用太空環境的新階段，這將為我國乃至世界航天界和平利用太空環境做出更重要的貢獻。

　　神奇的光化學

　　給地球帶來溫暖和光明的陽光算得上是大自然中最神奇的魔術師了。當陽光照射在這些植物葉子上的時候，細胞中的葉綠體就像一個化工廠一樣，把空氣中的二氧化碳轉化成植物所必需的糖和氨基酸，同時釋放出氧氣，這就是光合作用。

　　中國科學院理化技術研究所曹怡研究員：“光合作用是自然界中最普遍的光化學反應，所謂的光化學就是研究物質吸收光子以後引起的化學和物理變化過程。”

　　除了植物的光合作用，我們的身體上也在不斷發生著光化學反應．當陽光照到人體皮膚上的時候，光線中的能量可以使皮下的一部分叫做脫氫膽固醇的物質轉化成維生素D3，維生素D3有著促進人體內鈣、磷等元素的吸收和骨質鈣化的作用，這也就是小孩子經常曬太陽對身體有好處的原因，而維生素D3也就因此成為醫生治療佝僂病、軟骨病的有效藥物，同時也可以作為食品、飲料和飼料等領域的添加劑。

　　在以前，科學家主要利用熱化學的方法來合成維生素D3，這種方法要經過20多個步驟，中間會産生很多的副産品，效率很低，根本無法投入生産。

　　能不能利用光化學的方法來生産維生素D3呢？科學家們進行了大量的實驗，他們用人工産生的光線來照射從動物身體內提取出來的脫氫膽固醇，再通過特殊的技術處理，有一部分脫氫膽固醇轉化成了維生素D3。

　　中國科學院理化技術研究所曹怡研究員：“因為光化學反應基本上在室溫或低於室溫下進行，所以能提供安全的工業生産環境，同時，有機化合物在進行光化學反應時，副産品會更少，所以光化學在天然産物、醫藥、香料等精細有機合成中佔有獨特地位。”

　　原理雖然簡單，但是要真正形成工業化生産卻並不容易。長期以來，這種技術一直被少數國家所壟斷。我國的維生素D3由於生産工藝落後，産率低，成本高，從上個世紀90年代起，就處於停産狀態。

　　中國科學院理化技術研究所的科學家們從上個世紀70年代就開始了光化學的研究，他們在實驗室中度過了一個個不眠的夜晚，歷經20多年，終於開發出了一條光化學合成維生素D3的創新技術路線。

　　科學家們設計出了一種效率更高的反應裝置，同時選擇了合適的反應介質，使得反應的速度很容易控制，這樣，就大大提高了生産效率。

　　現在，科學家的技術創新已經從實驗室走向了工廠。他們的成功不但使我國成為世界上生産維生素D3技術最先進的國家之一，還為我國光化學的工業化生産奠定了基礎，為促進相關行業的發展創造了有利條件。