美科學任務聚焦地球隱形“粒子甜甜圈”,為構建更可靠近地空間防護體系提供支撐-紫荊網

美科學任務聚焦地球隱形“粒子甜甜圈”,為構建更可靠近地空間防護體系提供支撐

日期:2026-05-06 來源:科技日報 瀏覽量: 字號:
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據美國國家航空航天局(NASA)官網最新消息,該局正式宣布一項名為“風暴期氧離子環電流成像演化”(STORIE)的全新科學任務,將聚焦地球周圍一個長期未被完全揭示的隱形結構——環電流。這個由帶電粒子構成的巨大“甜甜圈”狀區域,雖不可見,卻深刻影響着地球的空間環境和人類科技系統。而STORIE將逐步拼合出環電流的全球動態圖像,為構建更可靠的近地空間防護體系提供支撐。

地球環電流是位於範艾倫輻射帶內側的一個環形帶電粒子區域,其形態類似甜甜圈,與外層輻射帶在空間上有部分重疊,但粒子能量更低。它由沿相反方向流動的正、負帶電粒子組成,形成的電流強度變化直接關係到地球如何應對太陽風暴的衝擊。在強太陽活動期間,環電流的劇烈擾動可引發磁暴,導致地面電網過載、輸油管道腐蝕、衛星導航信號失準甚至提前墜落等。儘管其影響深遠,但由於粒子本身不發光且受地球紫外線干擾,傳統觀測手段難以清晰捕捉其全貌。

以往類似任務多采用“自上而下”的俯視視角,易受地球反照紫外光干擾,尤其在赤道區域分辨率有限。STORIE則採取創新性的“由內而外”觀測策略,儀器安裝於空間站外部,背向地球、面向深空進行掃描。這一視角有效避開地球光亮干擾,專注於探測從環電流中逃逸的高能中性原子。這些原子原本是環電流中的帶電粒子,在與地球高層大氣碰撞獲得電子後變為電中性,從而掙脫磁場束縛飛向太空。STORIE通過分析這些逃逸原子的速度、方向與能量分布,反向重構環電流的三維結構與動態演化。

此次任務的一大科學突破點在於追蹤環電流粒子的來源。長期以來,學界對環電流的主要物質來源存在爭議:一方認為來自太陽風的直接注入,另一方則認為主要來自地球大氣層離子的外流。STORIE的關鍵優勢在於其對氧離子的高靈敏度探測。由於太陽風中幾乎不含氧元素,若觀測到大量氧離子,即可證明環電流的重要“燃料”源自地球大氣。這一機制類似於判斷湖泊水源——是來自遠方的穩定河流(太陽風),還是本地降雨匯聚(大氣離子)。明確來源將有助於改進空間天氣預報模型。

STORIE儀器目前已安裝在由美國太空軍與NASA合作的太空測試計劃休斯頓11載荷上,待搭乘SpaceX第34次貨運補給任務前往國際空間站,並部署於國際空間站實驗艙外側,開展為期6個月的觀測。

美國NASA官宣了一項名為“STORIE”的全新太空任務。他們要把一台特製儀器送到國際空間站,去給地球周圍的隱形結構“環電流”拍片。此次NASA採取了“由內而外”的新視角,它不直接看環電流,而是捕捉那些衝向太空的“逃逸原子”,通過它們的軌跡反推環電流的情況,並弄清環電流的“原材料”到底是外來的還是地球“自產”的。摸清環電流的底細,人類能打造更精準的“空間天氣預報”,保障好人類的現代科技生活。

來源:科技日報

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編輯:胥天銘 校對:梅肯 監製:連振海

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