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2019-10-13 03:52栏目:航天科学
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[据抛物线网站2018年9月17日报道]近地空间的范艾伦辐射带充满了带电粒子和强烈的辐射。在大多数情况下,这些粒子会被限制在这个特殊的区域中,沿着地球的磁场线旋转,但有时它们会过于靠近地面并与大气层相撞,迸发出美丽的极光,但也有可能干扰通信卫星和GPS卫星。一项名为“电子损失和场调查”的立方星任务将研究使高能电子逃离范艾伦辐射带并落入地球大气层的过程之一。ELFIN已于9月15日在范登堡空军基地发射升空。当磁暴在近地空间形成时,它们会产生电磁波,使地球的磁场线发生摆动,将高能电子逐出范艾伦辐射带并进入大气层。ELFIN将成为第一个同时观察电子的沉降、验证因果机制、测量电磁波和由此“丢失”的电子的试验。ELFIN立方星项目由NASA、美国国家科学基金会和行业合作伙伴资助。ELFIN采用两颗完全相同的3单元立方星,将能够测量沉降电子在空间和时间上的变化情况。ELFIN由加州大学洛杉矶分校500余名学生组成的团队历时5年研发而成,是该校完全自主开发、管理和运行的第一颗卫星。(中国航天系统科学与工程研究院 李薇濛) 

1958年,空间科学家在地球大气层的上部区域发现了两条范艾伦辐射带,呈环圈形的辐射带好像油炸食品“甜甜圈”的外形。不同的带电粒子构成了范艾伦辐射带,位于内侧的辐射带由高能电子和高能正离子组成,位于外侧的辐射带由高能电子组成。两条大气层上方的范艾伦辐射带环绕我们的地球,太阳风和地球磁场的相互作用影响了辐射带的性质,范艾伦辐射带在地球上方形成两条天然的屏障。空间科学家没有停止对范艾伦辐射带的探测,2013年2月,一支科学团队发现了令人惊奇的第三条范艾伦辐射带,《科学》杂志报道了团队的探测成果。第三条辐射带位于第一条和第二条辐射带之间,窄的辐射带似乎有一种“时隐时现”的特征,时而出现在那个位置,时而从那个位置消失。

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(艺术概念图展示了范艾伦辐射带。范艾伦辐射带是一个甜甜圈形区域,含有“致命电子”,环绕地球的辐射带经常由于太阳风暴和其它空间天气事件而发生膨胀,对卫星通讯、GPS卫星以及宇航员构成严重威胁。)

第三条范艾伦辐射带出现和消失的“隐身现象”引起了科学家的注意,加州大学洛杉矶分校的大气和海洋学院的科学家组成了科学小组,他们成功地解释了第三条辐射带时而产生、时而消退的物理机制,《地球物理学研究通讯》杂志刊登了他们的研究论文。加州大学洛杉矶分校的科学家理查德·索恩和科学小组的同事发现,第三条范艾伦辐射带的“存活周期”为四个星期,通过定量分析在辐射带内分散电子的相对论运动、定性分析磁场的惠斯勒模型在稠密等离子体产生的波动作用,他们解释了辐射带不同寻常的、缓慢的衰变过程、解释了只有当注入的相对论电子的能量达到2兆电子伏特时,人们才能够观测到辐射带的呈现。

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(范艾伦辐射带的剖面图,两个范艾伦探测器从中穿过。范艾伦辐射带是环绕地球的甜甜圈形区域,含有高能粒子,主要是电子和离子。)

正规棋牌游戏平台,NASA制定了范艾伦探测器使命计划,该计划有重要的理论研究和实际应用的价值,主要的探测目标是理解辐射带内以相对论运动的电子如何形成、最终如何损失的过程,2012年夏季,范艾伦探测器发射升空,两个“双胞胎”范艾伦探测器在辐射带“穿梭”,从中收集了大量的探测资料。辐射带内存在强烈的辐射,对太空粒子形成了类似“加速器”的作用力。高强辐射和粒子的高速运动对在近地轨道飞行的卫星和其它太空飞行器产生了致命的危害,如果宇航员在辐射带内执行一条走出太空舱的操作指令,那么他们会暴露在强辐射线的环境中,卫星和宇航员在穿越辐射带时需要采取相应的防护措施。

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(2012年8月31日,太阳表面喷射一个巨大的日珥,将粒子喷向地球的同时形成一个奔向地球的冲击波,这一事件可能是第三个辐射带形成的原因。)

此前,科学家们一直认为地球大气层外有两条范艾伦辐射带,2013年,粒子探测器在两条辐射带的外侧发现了第三条范艾伦辐射带。加拿大阿尔伯塔大学的科学家相信,第三条范艾伦辐射带由“太空海啸“造成。低频的等离子体波穿过了辐射带的外圈,进入到地球上空1000到50000公里的区域,形成了第三条范艾伦辐射带。阿尔伯塔大学的科学家观察到一些巨大的等离子体波,看起来非常像一场发生在太空的海啸,它们搅动了周围的辐射带,非常快速地冲走了外围的辐射,”海啸理论“很好地解释了神秘的第三条范艾伦辐射带的结构。

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​(范艾伦辐射带对卫星、宇航员和地面的通讯系统构成了威胁,加深对辐射带的了解至关重要,现代社会对太空技术的依赖程度越来越高。)

(编译:2013-8-1)

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