網友翻出了一個比較意思的問題，已經有掛上熱榜的趨勢！原因是這樣的：推特大佬Seger YU@SegerYu給出了一張神十四返回的各個節(jié)點地圖，結果大家發(fā)現在神十四返回制動的區(qū)域剛好位于南大西洋地磁異常區(qū)，這里有“太空百慕大”的“美譽”，曾有不少航天器在這里出過事故，那么危險的地方，為何神十四返回還要走這條路線，不能換一條嗎？

圖源：@SegerYu，紅色區(qū)域為南大西洋磁異常區(qū)

太空百慕大：日本衛(wèi)星曾在這里解體

南大西洋地磁異常區(qū)之所以那么有名是因為出過一次著名的事故，而且與過去的小事故相比，這次嚴重到衛(wèi)星解體，連當事方JAXA（日本宇航研發(fā)機構）都是一臉的難以置信，其事故發(fā)生過程是這樣的：

2016年2月17日，JAXA在種子島航天中心將一顆X射線觀測“瞳”衛(wèi)星發(fā)射到了近地點為559.85 km，遠地點為581.1千米，傾角31.01°的軌道上，這是宇宙與天體物理研究機構的衛(wèi)星，進入軌道后不久就傳來了大量科研數據，日本科學界對這顆衛(wèi)星的觀測取得科研成果給予相當大的希望。

然而在3月26日7點40分（UTC），JAXA與這顆衛(wèi)星的聯系突然中斷，JSPOC（美國聯合太空作戰(zhàn)中心）觀測到這顆衛(wèi)星的5個碎片信號，但讓人匪夷所思的是在事發(fā)前沒有任何太空垃圾以及其他衛(wèi)星經過的跡象，而且追蹤這5個碎片的軌跡也發(fā)現是“瞳”衛(wèi)星軌道上分裂出去的。

百思不得其解：終于確認罪魁禍首

JAXA的專家發(fā)現在失控以前“瞳”衛(wèi)星曾經瘋狂旋轉，14米長的衛(wèi)星在巨大離心力的情況下將太陽能電池以及其他一些結構件甩了出去，因此JAXA專家都懷疑姿控系統(tǒng)的高壓氣瓶泄漏或電池爆炸以及推進器以外啟動，否則不可能會出現如此瘋狂的事故。

JAXA的專家根據衛(wèi)星傳回地面的大量測控數據最終發(fā)現是一個慣性參考單元(IRU)給出了錯誤的信號，剛開始衛(wèi)星仍然可以修正，但累積錯誤越來越多，姿態(tài)控制動量輪無法修正，繼而啟動了推進器，此時衛(wèi)星的太陽位置傳感器卻因為姿態(tài)問題無法確定太陽位置，結果推進器啟動后衛(wèi)星進入了瘋狂的旋轉，最終導致解體。

JAXA專家繼續(xù)調查，結果發(fā)現這個慣性參考單元IRU已經多次出錯，而且已經是主模塊失效后冗余模塊在繼續(xù)工作，并且還發(fā)現了一個驚人的事實，IRU出錯時衛(wèi)星剛好經過了南大西洋磁異常區(qū)上空，JAXA專家認為，可能是強大的質子流擊穿了控制單元的CPU，而且冗余模塊也在后續(xù)過程中損壞，盡管不是100%確定問題（只能找到衛(wèi)星碎片才能確認），但這已經是最合理的解釋了。

強大的質子流：到底從哪來的？

這個問題還得從日地之間的“復雜恩怨”說起，太陽是每天都在給予地球光和熱，但在接受陽光沐浴的同時，地球也在接受太陽風的洗禮，這是太陽上的已經電離的質子（氫原子核）被太陽上的高溫以及磁場加速后逃離被甩向太陽系的角角落落，地球也不例外。

這些高能帶電粒子的能級很高，對近地軌道衛(wèi)星中的集成電路影響很大，因為這些IC中的電路都以電平信號工作，突然輸入一個高電平可能會讓IC工作出錯，或者處于保護狀態(tài)，遭遇強大的粒子流可能讓IC擊穿燒毀。

正常情況下這些高能帶電粒子中的大部分都會被地球磁場偏轉導向地球后方，部分會進入兩極，還有一部分會被“兜入”一個叫做范艾倫輻射帶的位置，這是被地球磁場俘獲的太陽風粒子在范艾倫帶兩轉折點間來回運動形成的一個區(qū)域，分為內帶和外帶：

• 外帶高度為：60000~100000千米

• 內帶高度為：2000~5000千米

正常情況下也沒啥事，畢竟高度在2000千米以上，對低軌衛(wèi)星影響不大，但地球上有一個叫做南大西洋地磁異常區(qū)域，這里是全球磁場最弱的地區(qū)，這導致了這里附近的范艾倫輻射帶可以低至距離地面200千米，而目前衛(wèi)星最低運行高度也在300千米以上。

所以故事就發(fā)生了！南大西洋地磁異常區(qū)引發(fā)的故事絕不止瞳衛(wèi)星一次，只是其他事故沒有那么嚴重沒有被大家關注罷了：

• 1、據STS-94航次（哥倫比亞航天飛機1997年7月1日）的觀測，經過此處的帶電粒子吸收劑量從112增加到174μGy/天，增加比例50%以上；

• 2、軌道傾角為51.6°的國際空間站增加了額外的屏蔽層來解決這個問題；

• 3、哈勃太空望遠鏡經過這里時停止觀測；

• 4、宇航員在經過此處時經常報告視野中出現亮點；

• 5、2007年的全球星衛(wèi)星故障被認為是穿越異常區(qū)的結果；

• 6、NASA的航天飛機任務報告，穿越該區(qū)域的筆記本電腦曾發(fā)生問題；

因此這南大西洋地磁異常區(qū)還真不是鬧著玩的，這是實實在在的威脅！因此大家才有疑問，這里這么危險，為什么還要經過這里制動返回地球，難道就不能再找條線路返回地球嗎，這不是條條大路通羅馬么？

深色區(qū)域就是南大西洋磁異常區(qū)

神十四返回：不能換條路線嗎?

大家一定有這個疑問，為什么不換呢？答案是我們著陸地位于神舟十四軌道傾角對應的比較高緯度地區(qū)，更換路線的可能性就很低了，另一個問題則是南大西洋磁異常區(qū)很大，就算稍稍調整下位置，我們的飛船還是會經過這片區(qū)域！

航天器的軌道和傾角

在航天發(fā)射中經常會聽到一個參數：近地點高度XXX千米、遠地點高度XXX千米、傾角XX.XX度，航天器進入預定軌道，發(fā)射圓滿成功，這個就是航天器發(fā)射時入軌的幾個參數，這代表了這個航天繞地運行的關鍵參數：

上圖天宮空間站運行的基本參數，其中還有兩行式軌道根數，這才是天宮運行的“詳細參數”，因為可以根據這些信息可以還原出天宮在地球軌道上運行的準確參數，比如何時會經過某一點等。

示意圖傾角稍大：不過各位也可以對著看看，哪根軌跡會路過

不過來討論著陸路徑與區(qū)域選擇時卻用不到那么多信息，只需軌道傾角即可，這是衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面的夾角，這個角度和衛(wèi)星能抵達的最高緯度是基本一致的，我國神舟飛船的著陸區(qū)域有兩個，一個是四子王旗著陸場，另一個是東風著陸場，目前以東風著陸場為主，因為這里背靠酒泉基地，常備搜救會更容易。

圖源：星球科普局

東風著陸場緯度為41°左右，和天宮空間站的41.47度相差無幾，也就是說這是神舟飛船能到達的緯度最北區(qū)域，如果在低緯度區(qū)域，那么有兩次機會著陸，一次是星下點軌跡由西南到東北，另一次是星下點軌跡由西北到東南，但在最高緯度區(qū)域時則只有一次，從這條軌跡延伸的前端就是準備區(qū)域。

比如在海南島低緯度的19°左右，機會就有兩次了，但不符合載人飛船著陸區(qū)域要求，海南島山林密布、人口密集，地形為熱帶雨林太過復雜，因此只能選擇在內陸的內蒙古荒漠與半荒漠地區(qū)。

路線無法選擇：操作位置離開南大西洋異常區(qū)不行嗎？

這是一個科學問題，不是選擇題，原因很簡單，如果要在東風著陸場著陸，那么就可以反推了，比如飛船下降軌跡角度必須控制在1.5~1.7°，而且在下降前要拋掉軌道艙，還要調姿準備減速，再啟動減速火箭減速，確認完畢后進入滑行，到145千米高度再拋棄推進艙等等一系列任務，并且還要給這些任務留出足夠的驗證時間。

出處剛好位于南大西洋磁異常區(qū)上空

你會發(fā)現，假如以1.5°的下降軌跡延伸到400千米高度時，著陸區(qū)距離星下點位置大約就是1.3萬千米以外了，如果要預留一些驗證的時間，那么距離就在1.6萬千米以外了，而這片區(qū)域剛好就在南大西洋地磁異常區(qū)范圍內。

因為南大西洋地磁異常去范圍太大了，范圍從南美洲南部到南大西洋海域，東邊接近非洲海岸，而且近些年來還有不斷擴大地球趨勢，面積在1280萬平方公里左右，比我國的國土面積都還要大，無論如何都避不開這個區(qū)域。

既然無法避開：航天器該怎么辦？

首先來了解下帶電粒子是如何影響電路的，一般有如下幾種方式：

• 現代電子大量采用MOS管，MOS管的柵氧層易受電離輻射影響，當到達一定劑量時就引起器件失效，這種叫做“總輻射劑量TID”效應。

• 另一種則是當高能粒子打擊晶格，會造成晶格內原子位置移動。該影響對衛(wèi)星太陽能電池板影響最大，容易引起太陽能電池板效率下降，最終導致衛(wèi)星供電不足，這種叫做“位移損傷DD”。

• 還有一種是高能粒子在擊中邏輯電路時容易造成電路邏輯翻轉，可能會進入死循環(huán)，這種是“單粒子事件SEE”

解決這些問題也不難，加固就可以了，增加足夠強的屏蔽層，讓帶電粒子進不來，另一個方法是增加冗余度，比如在FPGA設計上，可以采用叫做Three Module Redundancy的技術，利用三套電路來“投票”決定，這就排除了偶發(fā)性的誤動作，當然也還有其他方式來加固，就不一一介紹了。

第一個方法直接，但無法防止從暴露在外的天線上進入的信號，而且重量增加明顯，第二個則相對比較完全的解決了問題，但前提是性能下降，不過好在是星載CPU這些性能要求并不是特別高，而是對可靠性提出了更高的要求，這就是大家看到的星載CPU性能低到可憐卻仍然能完美的完成任務的原因。

我國的神舟十四號雖然沒有公布這些加固設計的方式，但其也不外乎這些方式，而且由于我國著陸區(qū)的位置避無可避的必須要經過南大西洋磁異常區(qū)，只能在這方面想辦法了。不過可以讓各位放心的是我國從神舟一號到神舟十三號已經13次通過這里順利返回，安全可靠沒問題，十四號也將順利返航。

延伸閱讀：測控線路

沿著這條下降軌跡，我國的測控點一路建設布局的，另外還有天鏈中繼衛(wèi)星，整個測控站布置如下：

• 1、阿根廷內烏肯深空測控站；

• 2、納米比亞深空測控站；

• 3、巴基斯塔卡拉奇測控站；

然后就進入新疆喀什測控站的范圍內了，要是各位在返回直播過程中聽到喀什測控站捕獲目標，那么飛船已經基本進入我國境內了，此時剛好黑障階段，紅外光電跟蹤會看到飛船在空中留下一條白亮的痕跡，如果在夜間，你會看到猶如一條火流星般的痕跡。