新京葡娱乐场388官网NASA创设后发出的率先个探测器,证实了范Alan辐射带的存在

上图是早期的范艾伦辐射带模型,其中内带主要由质子构成,外带主要由电子构成。外带中包含来自太阳数十亿的高能粒子,聚集起地球磁场区域。内带是由地球大气层和宇宙射线之间的相互作用产生的,这些会影响到未受保护的宇航员,以及电子仪器设备。

这种成功的缺点是探测器在推进器推进剂上运行不足,这意味着最终任务控制将不再能够命令该对进行轨道校正。NASA的规定现在要求所有航天器在其任务结束后的25年内从低地球轨道移除。

美国科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理研究室的丹尼尔·贝克(Daniel
Baker)及其同事,对来自该探测器的数据进行的一项新的分析显示:2012年9月2日,超高能量电子组成了第三层辐射带,并持续了4个多星期。这个意想不到的结构最终被一股强劲的太阳风吹散。这些发现说明,范艾伦辐射带存在极大的可变性,能够帮助我们了解太阳活动对范艾伦带的影响。

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2012年8月23日,探测器从佛罗里达的卡纳维尔角空军基地发射升空,其原名为辐射带风暴探测器(Radiation
Belt Storm
Probes)。最初的任务是花两年时间研究著名的范艾伦辐射带。环绕地球,保护我们免受宇宙辐射。然而,近七年之后,无人卫星仍然很强大,任务控制中心必须安排对其进行必要的轨道修正。

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2012年9月,范艾伦带的内外层辐射带中间,出现了第三层辐射带。黄色表示辐射带,绿色表示辐射带之间的安全地区。

Credits: NASA’s Goddard Space Flight
Center/Johns Hopkins University, Applied Physics Laboratory

“设计航天器和仪器以抵御非常恶劣的辐射环境是范艾伦探测器在设计和开发过程中面临的最严峻挑战,”2007年至2012年APL项目经理Rick
Fitzgerald说道。“辐射会对电子设备造成损害,导致不稳定的行为或彻底的失败。我们通过严格的设计审查程序,仔细选择电子零件以及广泛的零件和材料测试来降低失败的风险。”

“尽管已被发现了55年,地球的辐射带依然神秘,有着新现象等我们去发现和解释,”范艾伦探测器的项目副研究员、美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理研究室的尼基·福克斯(Nicky
Fox)说,“我们以为我们很了解它们了,但其实并不是这样。科技的进步使我们看到更多,NASA项目的这次发现是对基础科学的一次冲击。”

探险者1号于1958年1月31日发射升空,比先驱者一号早。

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科学家还将继续梳理探测器发回的数据,以便从理论和观测上进一步了解这些辐射带。这些发现可能会帮助工程师更好的设计航天器,以防范辐射带中有害的辐射。空间天气预报员也可以利用范艾伦探测器传回的实时数据,给人造卫星控制人员提供更准确的预警和辐射带活动预报。昆切斯表示:“这才是真正让我们兴奋的事情”。

先驱者1号的科学目标是在地球附近和月球轨道,研究电离辐射,宇宙射线,磁场和微陨石,但由于机械故障导致未能达到进入月球轨道所需的逃逸速度,它达到的峰值高度为115400千米。

“当卫星处于远离地球的最高轨道点或者所谓的远地点时,我们需要进行机动,”范艾伦探测器任务设计师Justin
Atchison说。“理想情况下,我们可以在一天内完成一次机动的所有轨道变换。但是,我们受到推进器能力的限制,推进器通常仅用于非常小的机动以略微调整轨道或因此我们必须将机动分成更小的部分来实现目标。”

“这是我们首次使用高分辨率的观测仪器对太空中的高能辐射带进行观测,”贝克说,“一开始还很模糊,然而两颗卫星上天后没几天,就观测到了内带产生的强烈高能电子流,并在内带与外带之间出现了清晰的第三层辐射带。”

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范艾伦辐射带1958年被美国的第一颗人造卫星“探险者1号”(EXPLORER-I)首次探测到,并以发现者物理学家詹姆斯⋅范艾伦的名字命名,这两条辐射带是由太阳与地球磁场的相互作用产生的。当发生这种情况时,带电的质子和电子像磁铁周围的铁屑一样被捕获在磁场中,形成致命辐射区域。

美国国家气象局空间天气预报中心的乔·昆切斯(Joe
Kunches)说,目前还没有收到任何短暂出现的第三层辐射带损坏人造卫星的报告,不过卫星控制人员通常不会上报这种信息。

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