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美拟于2014年发射卫星探测磁重联现象

NASA发射火箭实施“磁层多尺度”太空计划

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太阳耀斑爆发和日冕物质抛射的缘由一直令科学家十分困惑。研究表明,问题的关键在于磁力线突然地重新排布,这就是“磁重联”。而这些剧烈的喷发会危及地球轨道上的宇航员,也会影响地面的电网,并干扰人们的日常通信、天气预报与导航所需要使用的卫星。但是,人们对磁重联本身却了解甚少。

磁重联是科学家迄今知之甚少的神秘领域之一,美国国家航空航天局最近一项日地探测任务――磁层多尺度任务(Magnetospheric
Multiscale,MMS),将对此进行深入研究,以大大增进人们对这一现象的了解。据美国物理学家组织网9月7日报道,NASA计划于2014年发射一颗卫星,专门研究地球磁气圈中的磁重联现象。

美国国家航空航天局特别想要知道磁重联对于将粒子加速至危险水平的更多细节内容,3月13日,NASA执行了一项名为“磁层多尺度”任务的计划,成功发射了一枚“宇宙神”运载火箭,将四颗卫星运送至地球轨道,对空间磁场爆炸展开前所未有的细致研究。

当磁力线交叉、撤回、再连接时,磁重联现象就会发生,同时以热能和带电粒子动能的形式释放磁能量。科学家上世纪50年代就开始研究磁重联,也有大量的论文专门分析这一难题,但至今仍无法建立起一个公认的模型。在太阳上,磁重联产生的太阳耀斑相当于数十亿颗原子弹的威力。在地球大气层,磁重联产生磁暴和极光,而在地球实验室的核聚变反应中,也会造成很大问题。

所谓磁重联,就是诸如地球磁场与太阳磁场连接、断开接着再连接的过程,通常伴随着巨大的能量释放,可把粒子加速到接近光速。磁重联现象在宇宙中十分普遍。

MMS任务是由4个相同航天器组成的探测系统,将携带相同的等离子分析仪、高能粒子探测仪、磁力计、电场仪器以及防干扰设备。4个航天器将在最好的实验室――地球磁气圈中分析研究磁重联现象。通过测量来验证当前主流理论:磁场是如何重新连接的,以及连接的过程是怎样的。

NASA称,磁重联是太阳耀斑、日冕物质喷射等太阳活动及太空天气事件的主要驱动力,是等离子体中能量释放和粒子加速的基本途径。

463.com,美国得克萨斯州西北研究院的詹姆斯:波切博士说,磁重联是整个宇宙中的一种基本物理过程,MMS将使人们在近地空间环境中了解这一动力过程,磁气圈不断传输着从太阳风到地球磁层的能量,给空间天气造成混乱。

在美国近期的空间探测计划中,NASA的“磁层多尺度”任务是第一个用来在小尺度上了解重联扩散区的计划。据物理学家组织网3月14日报道,随着NASA从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地成功发射升空了4颗卫星之后,目前,“磁层多尺度”任务已经随着“宇宙神”运载火箭的顺利发射而步入了正轨。

MMS任务去年5月成功通过了初期设计审核,6月得到批准实行。最近,NASA和独立评议小组成员专门审查了MMS任务的各个方面,包括最关键设计的审议,以及成本、计划安排、风险等其他内容,以确保这次任务符合执行要求,进入到演示和检验阶段。NASA马里兰州戈达德航天中心的MMS项目副指挥马克:艾德里安说,在实验小组着手打造飞行硬件之前,这是最后的一关。

如今,对于地球与太阳之间的磁场边界的特性,科学家还知之甚少,而NASA却想要改变这一点,因为太阳表面的“火山喷发”,将会对轨道上和地面上的电子设备造成很大的威胁。这些卫星已经进入轨道开始研究神秘的磁重联现象,而这一现象的发生过程被认为是推动太阳系中一些强劲爆炸的催化剂。

戈达德是这次任务的指挥中心,工程师们将执行从这里发出的从建造航天器、在MMS卫星上组合4套仪器设备、发射工具一体化及操作,到建设操作监控中心、控制航天器等各项指令。他们已经设计好了一种快速等离子仪(Fast
Plasma
Instrument),用来测量离子和电子分布,并能以前所未有的毫秒级时间解析度来精确分析电磁场。

当磁场连接、断开连接,并重新配置爆炸,释放出的能量可以达到数十亿吨烈性炸药的效果时,会发生磁场重联。这些爆炸可以通过空间以接近光速的速度把粒子飙升。磁层多尺度任务将提供发生在地球磁场防护空间环境和磁气圈中磁重联的首个三维视图。

目前,MMS计划于2014年8月在佛罗里达州的卡纳维拉尔角空气动力站,由“阿特拉斯5型”火箭发射升空。

四颗卫星组成“太空网络”

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“磁层多尺度”任务是由四颗相同卫星组成的探测系统,将携带相同的等离子分析仪、高能粒子探测仪、磁力计、电场仪器以及防干扰设备。

美观测到太阳风与地球磁场猛烈相撞场面

这四颗直径3米、高1米的八角形小卫星像叠罗汉一样串在一起,搭载在“宇宙神”火箭上,从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地发射,约1.5小时后,最上面的卫星率先进入预定轨道,其他三颗卫星每间隔5分钟依次被释放。从当地时间上周五中午12点16分开始,最后的分离发生在12点31分,NASA的科学家和工程师12点40分确认所有卫星状况良好。

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