利用美国国家航空航天局PUNCH（统一日冕和日光圈的偏振仪）任务的连续图像，科学家们在一次初步概念验证测试中将近地球的太阳喷发到达时间预测在30分钟内。结果于周二在空间研究委员会科学会议上发布，并在期刊《空间天气》上审核，可能会彻底改变地球影响风暴的预测方式。“我们原本认为PUNCH在这方面会表现良好，但这是一个令人震惊的结果，”来自科罗拉多州博尔德西南研究所太阳系科学与探索部门的PUNCH主要研究员克雷格·德福雷斯特说。“从一个蒸汽机到一个现代内燃机的类比，可以帮助我们理解这个结果的意义。”太阳风暴是由于太阳表面发生巨大爆炸而形成的，称为日冕物质抛射。预测这些抛射何时到达地球对于减轻它们对电网、卫星和宇航员的影响至关重要。然而，直到最近，日冕物质抛射在其穿越太阳系大部分旅程中无法持续跟踪。随着2025年PUNCH任务的启动，这种情况发生了改变，该任务使用四颗在低地球轨道运行的航天器进行内太阳系的连续三维观测。在PUNCH之前，日冕物质抛射只能在从太阳到地球的五分之一的旅程中被观察，科学家们不得不猜测其余距离发生了什么。借助PUNCH的宽视场，科学家们现在可以定期跟踪太阳爆炸几乎到达地球，每四分钟捕捉一幅新图像。科学家们使用2025年5月31日离开太阳的日冕物质抛射的数据，回溯测试是否能够改进预测模型。科学家们将图像输入计算机模型，该模型分析了日冕物质抛射的前缘随时间变化的情况。随着它在内太阳系中移动和演化，模型利用日冕物质抛射的速度和几何形状来计算何时会到达地球。在日冕物质抛射离开太阳12小时后，模型得出了最终预测，显示风暴将在8小时后到达。该预测到达时间的最终准确性在半个小时之内，比目前使用的方法好10倍，而后者仅提供5小时的预测窗口。此外，模型本身揭示了估计何时稳定，因此空间天气预报员能够自信地预测到达时间。“我们以一种非常基本的过程取得了比目前最先进方法好几个数量级的结果，仅仅是受到日冕物质抛射可以在整个太阳系中被持续跟踪的事实的启发，”德福雷斯特说。这些初步结果展示了PUNCH的宽场图像在追踪太阳事件时的强大能力，随着这些事件从太阳出发。最终，科学家们认为，通过更精细的PUNCH数据和更好的模型，他们甚至可能能够更早地预测日冕物质抛射的到达时间。除了空间天气预测外，这些图像还有助于科学家获得关于日冕物质抛射的新见解。高分辨率图像让科学家们看到日冕物质抛射中的新结构，揭示了物质云比以前想象的更加成团，并在穿越太阳系的过程中不断演变。PUNCH数据还帮助科学家更好地理解日冕物质抛射所发射的等离子体如何在太空中运动。这些信息可以帮助天体物理学家更好地理解等离子体在银河系中的行为，比如在几乎无法在小尺度上进行研究的恒星形成区域。总部位于圣安东尼奥的西南研究所负责PUNCH任务，并在其博尔德的设施中操作四颗航天器。该任务由美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的空间科学任务运营部管理，属于该机构在华盛顿总部的科学任务局。撰稿：玛拉·约翰逊-格罗 美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心 马里兰州格林贝尔特