北大太空探索课件03-2现代战争与空间天气.ppt

3、什么是空间天气 从地球表面几十公里一直到太阳表面这个广阔区域内的空间环境状态及其变化 主要关注的方面包括太阳的各种爆发性活动、在地球空间发生的磁暴、亚暴、电离层暴、电离层突然骚扰等。这些变化可对空间和地面的技术系统产生干扰和破坏，严重时会使卫星失效，无线电通信中断，地面的输电网络系统崩溃 太阳风 气象与空间天气参数对比 暴雨?带电粒子暴、电磁辐射暴 飓风?高速太阳风 闪电?红闪与蓝急流 温度变化?粒子能量变化 气压?高层大气压力 沙尘?空间碎片、微流星体 空间天气变化的源 太阳的爆发性活动，特别是太阳耀斑和日冕物质抛射 太阳耀斑 太阳在短时间内爆发性的能量释放过程，持续时间从几十秒到几小时。 主要特征是电磁辐射急剧增大；在很强的耀斑期间，紫外和X射线辐射可增强100倍。 一次大耀斑释放的能量相当于全世界每人挨一颗氢弹，是最大的地震释放能量的1百万倍。 在太阳活动高年，每周大约观测到一次耀斑。 日冕物质抛射(CME) 日冕物质被加热和加速，速度超过逃逸速度而飞向行星际空间； 大的CME可抛出10亿吨物质，喷发速度可达2000km/s； 在太阳活动峰年，太阳每天发生大约3次CME :在太阳活动低年，大约每5天发生一次CME。 爆发性太阳活动在地球空间对的效应 地磁暴 亚暴 电离层暴 电离层突然骚扰 热层暴 高能电子暴 太阳质子事件 4、空间天气对现代战争的影响 1、高层大气对航天器轨道和寿命的影响 2、高层大气对弹道导弹的影响 3、电离层对通讯、导航与定位的影响 4、空间等离子体引起航天器表面充电 5、高能电子引起航天器内部充电 6、高能质子和重离子产生单粒子事件 7、空间碎片对航天器的危害 8、空间光学现象对侦察和预警的影响 9、运载火箭和卫星本身的发光现象 10、人工影响电离层 11、人工局部改变空间天气 12、空间天气对太空目标监测的影响 13、地磁场变化对导航定位的影响 14、空间电磁干扰对军事活动的影响 15、空间天气对粒子束武器的影响 16、高空核爆炸的对卫星的影响 17、微流星体的影响 18、地面无线电信号对卫星的干扰 1、高层大气加热对航天器轨道和寿命的影响 2、高层大气对弹道导弹的影响 （1）对主动段飞行的影响 ：大气压强偏差 （2）对自由段飞行的影响 ： 磁暴所造成的强电弧和电磁脉冲可严重危害弹头上电子装置的正常工作 ； 空间碎片的撞击可直接造成导弹及其器件的物理损伤； （3）对弹头再入段的影响 受气流等因索的影响,弹头会出现附加攻角,产生横向过载而偏离预定飞行弹道； 弹头在空气中以大于20马赫数的速度再入大气层，需要承受严重的气动加热和气动过载,其中气动加热与环境温度和环境空气密度有关。 （4）对弹头电子设备的影响 弹头在空间飞行受到等离子体、高能带电粒子的轰击,造成表面充电,严重的可使弹头表面形成几千伏的电位差,易造成放电击穿。 高压放电可击穿介质表面，损坏电子器件和线路，影响弹头火工品和引爆装置导致提前引爆而危害其生存； 高能带电粒子能使弹头内部元器件的性能改变,甚至造成永久性的辐射损伤。 （5）对弹头突防的影响 施放诱饵是弹头突防的重要手段,诱饵的研制与空间环境密切关联。 诱饵除施放模拟真弹头的电波和干扰电波之外,还应能模拟真弹头的速度特性、红外辐射待性、雷达反射特性、气动特性等,这些都需要空间环境参数的支持。需要研究、测定真弹头在各大气层不同运动速度下大气密度、温度、气压、粒子含量等物理要素对其影响情况,获得准确可靠的数据,才能制造出与真弹头有相似特性的诱饵,增强真弹头的突防能力。 （6）对战略武器精度的影响 导弹命中精度：密度值比设计值增大20%?40%，射程减少23.0?47.0km; 密度变化±5%，爆高误差1km； 美国民兵核导弹（100万吨当量）摧毁地下发射井时，在0.4km之内破坏概率为80%，在 1.6km之外破坏概率只有10%； 3、电离层对通讯、导航与定位的影响 突发式电离层扰动：无线电信号被强烈吸收 电离层暴： 电离层不规则性：信号闪烁 电离层对卫星通讯的影响 卫星通讯中，电离层不均匀性会引起明显的信号闪烁。这种闪烁对系统的总体设计、电路的正常运行、可靠性的保证、系统的鉴定和所应采取的对策都是十分重要的。一般工作在VHF／UHF段的战术卫星通讯中，电离层效应相当明显，尤其是在赤道区和高纬极区的电路上。 对C4ISR系统的影响 C4ISR ：指挥、控制、通讯、计算机、情报、监测和侦察系统 电离层、对流层大气的变化都对C4ISR系统产生影响 超现距雷达的探测和跟踪 超视距雷达工作于高频段，以电离层前向散射或向散射的模式工作。这类系统的弱点是电离层变化会严重地恶化超视距雷达的性能，尤其是担任高纬区预警的雷达，由于极