空間天氣的狀態(tài)可能影響空間和地面技術系統(tǒng)的性能和可靠性，可能危及人類的生命和健康。惡劣的空間天氣可引起衛(wèi)星運行、通信、導航以及電站輸送網(wǎng)絡的崩潰，造成各方面的社會經(jīng)濟損失。

空間天氣對航天器的影響

正如人們的生活受到自然界的風霜雨雪影響一樣，靜謐的太空也有著神秘莫測的"空間天氣"?？臻g天氣中的"風"是太陽風，"雨"是來自太陽的帶電粒子雨；空間天氣沒有陰晴之分，但有太陽和地磁場的"平靜"與"擾動"之別；空間天氣不太關心"冷暖"，而特別注意太陽的紫外線和X射線輻射的變化。劇烈變化的空間天氣狀態(tài)對人類的航天活動有非常嚴重的影響，空間天氣災害可使衛(wèi)星提前失效乃至隕落，通信中斷，導航、跟蹤失誤。

磁層與航天器

磁層是地球控制的最外層區(qū)域，它直接與太陽風、行星際磁場接觸，它的邊界稱為磁層頂。在太陽風的作用下，磁層形成復雜的結構。在向陽面，磁層頂距離地球大約有十幾個地球半徑；在背陽面，磁層有一個很長很長的柱形尾巴，稱為磁尾，可延伸到數(shù)百上千個地球半徑之外。磁層內(nèi)有高能粒子組成的輻射帶、低能粒子組成的等離子體層、等離子體片、等離子體幔和環(huán)電流等。太陽和行星際磁場的擾動和變化首先影響磁層，導致磁擾，嚴重時將產(chǎn)生磁暴、磁層亞暴等。這一變化的擾動還將耦合給電離層和高層大氣，如發(fā)生電離層暴等。

磁層是航天器的主要活動區(qū)域，當航天器穿行其中時，高能帶電粒子會對航天器材料、電子元器件、宇航員及生物樣品造成輻射損傷。此外，高能帶電粒子以單粒子方式轟擊航天器上的微電子器件芯片，有可能改變微電子器件的邏輯狀態(tài)，如由0變?yōu)?，這將可能導致系統(tǒng)控制程序或數(shù)據(jù)出錯，產(chǎn)生偽指令，使航天器發(fā)生異常或故障，甚至導致災難性后果。除了發(fā)生單粒子翻轉事件，還可能發(fā)生單粒子鎖定事件，造成航天器燒毀。大量的觀測結果表明，低軌道上的單粒子事件仍然是影響航天器安全的重要因素，發(fā)生的區(qū)域主要集中在極區(qū)和輻射帶異常區(qū)（南大西洋上空）。而高能電子還會造成衛(wèi)星內(nèi)部絕緣介質(zhì)或元器件電荷堆積，引起介質(zhì)深層充電，導致衛(wèi)星故障。可見，磁層環(huán)境對航天器影響極大。

電離層與航天器

從離地面60千米開始，部分大氣分子被太陽電磁輻射、粒子輻射電離，形成一個由電子、正離子和負離子以及中性粒子組成的空間電離介質(zhì)區(qū)域，我們稱這個存在于高層大氣中的電離介質(zhì)區(qū)域為電離層。電離層受太陽活動的影響表現(xiàn)為電離層突然騷擾和電離層暴，以及發(fā)生在極區(qū)的極蓋吸收事件和極光帶吸收事件。它們是因太陽色球層耀斑爆發(fā)、太陽局部地區(qū)擾動或磁擾而產(chǎn)生的。

任何以電磁波方式傳輸信號的通訊系統(tǒng)，都會受到電離層天氣變化的影響。短波通信就是靠電離層反射實現(xiàn)的。由于電離層是一種不均勻傳播介質(zhì)，因此，電磁波通過它傳播時將受到隨機起伏的調(diào)制，即所謂電離層閃爍現(xiàn)象。電離層的快速隨機變化會導致短波通信信道衰落，強衰落能導致通信中斷。不僅如此，電離層的突然騷擾和電離層暴，以及極蓋吸收事件和極光帶吸收事件，將對短、中波產(chǎn)生嚴重的影響，尤其是電離層突然騷擾，它可以使得地球向陽半球的短波、中波無線電信號立即衰落甚至完全中斷，時間最長可達數(shù)小時之久。遠距離地面通訊長期以高頻段(HF)通訊為主，當電離層發(fā)生大的擾動時，高頻無線電信號會顯著衰減，甚至可能導致通訊中斷。衛(wèi)星通訊主要使用超高頻(UHF)和甚高頻(VHF)信號，屬短波通信，這兩個頻段的電磁波在穿透電離層時，電離層閃爍會使信號的振幅、相位和到達角都發(fā)生隨機起伏，影響通訊質(zhì)量，嚴重時可導致通訊中斷。所以，衛(wèi)星發(fā)射時，如果電離層受到擾動，它將對星地通訊和衛(wèi)星的定位產(chǎn)生極大的影響。

日冕爆發(fā)與航天器

日冕爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子及電磁輻射會對航天器造成電磁干擾，會影響航天器表面材料的性質(zhì)。高能等離子體會引起航天器帶電，干擾航天器上各種科學探測儀器的工作，還會造成航天器上電介質(zhì)放電擊穿，但在行星際空間中等離子體對航天器的影響較弱。對在行星際空間中運行的航天器來說，最需要關注的是宇宙線的輻射損傷效應、單粒子事件效應和太陽電磁輻射的影響。

太陽高能粒子與航天器

太陽高能粒子事件對航天器的影響主要是太陽能電池和各種電子設備的損害，同時，在飛行器設計、發(fā)射、在軌運行和控制過程中都可能受到空間環(huán)境的影響。即使在沒有突發(fā)性的空間天氣事件發(fā)生時，低軌衛(wèi)星在穿越南大西洋異常區(qū)時也會受到強烈的粒子輻射，因此，衛(wèi)星在此區(qū)域發(fā)生的異常事件非常多。太陽高能粒子的轟擊還會導致單粒子事件，改變計算機的軟件指令，甚至導致微芯片的物理損壞。

空間輻射對航天員的影響

國際空間站的構建預示著空間中將會有越來越多的人類活動，對于空間天氣可能在載人空間飛行方面造成的影響已經(jīng)越來越受到關注。太陽爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子輻射會對從事太空活動的航天員的視網(wǎng)膜及其免疫系統(tǒng)造成極大影響，并會危及航天員的生命安全。

高能輻射是各種空間環(huán)境因素中對航天員生命安全構成的最大威脅。高能電磁輻射或粒子輻射穿入人體細胞，使組成細胞的分子電離，毀壞細胞的正常功能，當DNA受到損傷時對細胞的危害最嚴重，DNA的變異可遺傳給后代。當人體受到一定劑量的輻射后，會患輻射病。輻射病的主要癥狀包括：嚴重灼傷、不能生育、腫瘤和其它組織的損傷。嚴重損傷可導致快速（幾天或幾周）死亡。

太陽爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子輻射通量可達到正常情況的上百倍，會危及航天員的生命安全。雖然這類事故尚未發(fā)生，然而地面實驗室的模擬表明，太陽耀斑發(fā)射的高能粒子流將會對進行太空行走的航天員造成傷害，即使對在航天器中的航天員，也會造成相當嚴重的危害。1989年10月19日，美國亞特蘭蒂斯號航天飛機在發(fā)射伽利略號飛船時，航天員眼睛感覺到有極明亮的刺眼的閃光，甚至在他們退至飛船屏蔽的最內(nèi)部，眼睛還在閃爍，刺眼的閃爍持續(xù)著，直到質(zhì)子事件逐漸消失。航天員眼睛所感覺到的這種閃光是由于能量粒子穿過視網(wǎng)神經(jīng)造成的，如果這期間在艙外活動，航天員將受到致命的輻射吸收劑量。2003年的"萬圣節(jié)風暴"是第23太陽活動周內(nèi)最強烈的空間天氣災害，國際空間站的航天員不得不啟用輻射防護艙。2005年1月20日的太陽質(zhì)子事件是一次非常強的相對論太陽高能粒子事件，是1956年以來最強的相對論太陽高能粒子事件，是1976年GOES系列衛(wèi)星發(fā)射后記錄到的能量大于100MeV最強的太陽高能質(zhì)子事件。這次事件的另一個特征是，能量大于100MeV的太陽高能質(zhì)子從開始到達到峰值的時間是1976年以來GOES衛(wèi)星記錄到的時間最短的一次，這種事件對空間作業(yè)的航天員的威脅非常大。

航天活動應該盡量避開惡劣的空間天氣事件，遇到惡劣空間天氣事件時，應采取措施使惡劣空間天氣事件的影響降到最低。為避免高能輻射的影響,載人航天器一般都在內(nèi)輻射帶高度以下(低于800千米)飛行。這樣可以在一定程度上受到輻射帶的保護。研究顯示，載人航天將成為未來最為重要的空間天氣服務用戶之一。

特大耀斑所釋放的高能粒子對人類的危害就像核輻射對人類的危害。地球的大氣層和磁層對地面上的人們可以起到足夠的保護作用，但太空中的航天員則缺少這種保護屏障，面臨潛在的輻射危害。如果航天員在空間輻射的高峰期走出航天器，就有可能因粒子的襲擊而受傷甚至死亡。輻射效應會造成人體細胞、組織、乃至器官的輻射損傷，輻射損傷的嚴重程度與輻射劑量大小有關。為了保證航天員的安全，在空間工作的航天員有嚴格的輻射劑量限值。航天活動應該盡量避開惡劣的空間天氣事件，遇到惡劣空間天氣事件時，應采取措施使惡劣空間天氣事件的影響降到最低。