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2024年12月5日，美國國家科學(xué)院（NAS）發(fā)布十年調(diào)查報告《太陽和空間物理學(xué)的下一個十年探索：探索和保護(hù)人類的太空家園》，旨在推動在下一個十年加深對空間物理的理解，研究地球、太陽及其周圍空間環(huán)境之間的復(fù)雜相互作用，保護(hù)地球免受空間天氣的有害影響，并支持人類的空間探索。該報告識別出未來十年太陽和空間物理學(xué)領(lǐng)域的最高優(yōu)先級科學(xué)問題，提出全面且平衡的研究戰(zhàn)略，并提出具體發(fā)展建議。

1.愿景

該報告為未來十年的太陽和空間物理學(xué)制定了兩項(xiàng)愿景：研究和探索，以發(fā)現(xiàn)本地宜居宇宙的秘密；應(yīng)用科學(xué)以擴(kuò)展和保護(hù)人類在太空中的家園。第一項(xiàng)愿景包含兩項(xiàng)任務(wù)，分別是：探索周邊的空間，以了解宇宙中唯一已知的宜居系統(tǒng)；開發(fā)理論和模型解釋日球?qū)又械奈锢砗拖嗷ヂ?lián)系，并了解宇宙中其他區(qū)域的宜居條件。第二項(xiàng)愿景也包含兩項(xiàng)任務(wù)，分別是：分析空間環(huán)境以預(yù)測其未來變化；開發(fā)工具和產(chǎn)品，發(fā)布空間天氣預(yù)警和預(yù)報，并保護(hù)地球上及以遠(yuǎn)的活動。

2.太陽和空間物理學(xué)研究前沿

太陽和空間物理學(xué)的愿景和任務(wù)對應(yīng)了一系列關(guān)鍵問題和重點(diǎn)領(lǐng)域，這些問題和領(lǐng)域是未來十年科學(xué)和空間天氣研究的重點(diǎn)目標(biāo)，反映了太陽和空間物理學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)狀及其亟待解決的問題。

（1）科學(xué)主題。包括3個重點(diǎn)領(lǐng)域：①太陽-地球-空間：我們相互聯(lián)系的家園，其關(guān)鍵問題包括：日球?qū)尤绾巫鳛橐粋€嵌套系統(tǒng)發(fā)揮作用；日球?qū)酉到y(tǒng)邊界如何彰顯自身；日地系統(tǒng)各部分如何相互作用。②空間實(shí)驗(yàn)室：理解的基石，其關(guān)鍵問題包括：太陽全球磁場如何產(chǎn)生和維持以及其周期性變化的原因；爆炸現(xiàn)象如何在日球?qū)又挟a(chǎn)生和消散，哪些基本過程有助于能量轉(zhuǎn)換；基本過程如何控制跨尺度耦合以及這些過程的全局特性和后果。③新環(huán)境：探索宇宙近鄰及以遠(yuǎn)，其關(guān)鍵問題包括：人類可從行星系統(tǒng)的比較研究中學(xué)到什么；為什么太陽及其環(huán)境與其他類似恒星不同；哪些內(nèi)部和外部特征在創(chuàng)造宜居環(huán)境中發(fā)揮了作用。

（2）空間天氣主題。包括3個重點(diǎn)領(lǐng)域：①空間天氣的驅(qū)動因素，其關(guān)鍵問題包括：太陽噴發(fā)：電磁輻射（例如耀斑）、太陽高能粒子、日冕物質(zhì)拋射；大氣驅(qū)動。②物理系統(tǒng)的空間天氣響應(yīng)，其關(guān)鍵問題包括：近地軌道中性密度；電離層狀態(tài)；磁層狀態(tài)。③空間天氣對基礎(chǔ)設(shè)施和人類健康的影響，其關(guān)鍵問題包括：載人任務(wù)輻射；航空輻射環(huán)境；航天器效應(yīng)；電離層高頻信號傳播；近地軌道衛(wèi)星和碎片軌跡；地電場。

3.綜合研究戰(zhàn)略

該報告建議制定一項(xiàng)全面均衡的研究戰(zhàn)略，以實(shí)現(xiàn)在科學(xué)和空間天氣主題下的所有領(lǐng)域都取得進(jìn)展。該戰(zhàn)略包括3個要素，即用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)收集的集成“日球?qū)酉到y(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”（HSL）；用于組織支持性研究和技術(shù)計(jì)劃的多樣化、現(xiàn)實(shí)、集成、有一定風(fēng)險、用于教育的（DRIVE+）計(jì)劃；以及確定優(yōu)先投資，為未來十年及長遠(yuǎn)做好準(zhǔn)備。該報告還針對性地提出了具體建議，主要包括：

（1）整體布局。美國國家科學(xué)基金會（NSF）應(yīng)制定一項(xiàng)全機(jī)構(gòu)層面的戰(zhàn)略空間天氣計(jì)劃；NSF和美國國家航空航天局（NASA）的空間天氣研究計(jì)劃應(yīng)針對優(yōu)先的空間天氣目標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)規(guī)劃；美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）應(yīng)新設(shè)一項(xiàng)空間天氣研究計(jì)劃，開發(fā)能夠滿足運(yùn)行要求的大規(guī)模預(yù)測空間天氣模型；NASA應(yīng)擴(kuò)大支持空間天氣計(jì)劃的空間飛行驗(yàn)證，支持更大規(guī)模的獨(dú)立空間天氣驗(yàn)證任務(wù)。

（2）重點(diǎn)方向。未來十年，NSF的最高優(yōu)先級大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目是“下一代全球振蕩網(wǎng)絡(luò)組”（ngGONG）；NASA應(yīng)建立旗艦級的日球?qū)游锢韺W(xué)科學(xué)建模計(jì)劃，以解決學(xué)界廣泛關(guān)注的日球?qū)游锢韱栴}，并維持強(qiáng)大而充滿活力的“探索者”計(jì)劃；“日-地探測器”計(jì)劃的最高優(yōu)先事項(xiàng)是研究太陽風(fēng)、磁層和電離層之間的系統(tǒng)級全球耦合，同時解析中尺度動力學(xué)，對可開展原位測量和遙感的異構(gòu)星座任務(wù)提出了需求；NASA“與日同在”計(jì)劃的最高優(yōu)先事項(xiàng)是探索太陽極區(qū)，以理解極地磁場和流動揭示出的太陽全球動力學(xué)、支配太陽發(fā)電機(jī)和太陽活動周期的機(jī)制。

（3）人才培養(yǎng)。NASA、NSF和NOAA應(yīng)開發(fā)可系統(tǒng)性收集目前太陽和空間物理學(xué)領(lǐng)域人力資源統(tǒng)計(jì)信息的方法；NASA、NSF應(yīng)擴(kuò)大太陽和空間科學(xué)對教育的影響，具體包括開發(fā)針對K-12及大學(xué)生的太陽和空間科學(xué)教材；NSF應(yīng)繼續(xù)并擴(kuò)大對太陽和空間物理學(xué)領(lǐng)域地球空間科學(xué)大學(xué)教師發(fā)展的支持。