据美国国家航空航天局(NASA)官网最新消息,该局正式宣布一项名为“风暴期氧离子环电流成像演化”(STORIE)的全新科学任务,将聚焦地球周围一个长期未被完全揭示的隐形结构——环电流。这个由带电粒子构成的巨大“甜甜圈”状区域,虽不可见,却深刻影响着地球的空间环境和人类科技系统。而STORIE将逐步拼合出环电流的全球动态图像,为构建更可靠的近地空间防护体系提供支撑。 地球环电流是位于范艾伦辐射带内侧的一个环形带电粒子区域,其形态类似甜甜圈,与外层辐射带在空间上有部分重叠,但粒子能量更低。它由沿相反方向流动的正、负带电粒子组成,形成的电流强度变化直接关系到地球如何应对太阳风暴的冲击。在强太阳活动期间,环电流的剧烈扰动可引发磁暴,导致地面电网过载、输油管道腐蚀、卫星导航信号失准甚至提前坠落等。尽管其影响深远,但由于粒子本身不发光且受地球紫外线干扰,传统观测手段难以清晰捕捉其全貌。 以往类似任务多采用“自上而下”的俯视视角,易受地球反照紫外光干扰,尤其在赤道区域分辨率有限。STORIE则采取创新性的“由内而外”观测策略,仪器安装于空间站外部,背向地球、面向深空进行扫描。这一视角有效避开地球光亮干扰,专注于探测从环电流中逃逸的高能中性原子。这些原子原本是环电流中的带电粒子,在与地球高层大气碰撞获得电子后变为电中性,从而挣脱磁场束缚飞向太空。STORIE通过分析这些逃逸原子的速度、方向与能量分布,反向重构环电流的三维结构与动态演化。 此次任务的一大科学突破点在于追踪环电流粒子的来源。长期以来,学界对环电流的主要物质来源存在争议:一方认为来自太阳风的直接注入,另一方则认为主要来自地球大气层离子的外流。STORIE的关键优势在于其对氧离子的高灵敏度探测。由于太阳风中几乎不含氧元素,若观测到大量氧离子,即可证明环电流的重要“燃料”源自地球大气。这一机制类似于判断湖泊水源——是来自远方的稳定河流(太阳风),还是本地降雨汇聚(大气离子)。明确来源将有助于改进空间天气预报模型。 STORIE仪器目前已安装在由美国太空军与NASA合作的太空测试计划休斯顿11载荷上,待搭乘SpaceX第34次货运补给任务前往国际空间站,并部署于国际空间站实验舱外侧,开展为期6个月的观测。 美国NASA官宣了一项名为“STORIE”的全新太空任务。他们要把一台特制仪器送到国际空间站,去给地球周围的隐形结构“环电流”拍片。此次NASA采取了“由内而外”的新视角,它不直接看环电流,而是捕捉那些冲向太空的“逃逸原子”,通过它们的轨迹反推环电流的情况,并弄清环电流的“原材料”到底是外来的还是地球“自产”的。摸清环电流的底细,人类能打造更精准的“空间天气预报”,保障好人类的现代科技生活。
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? 尹建利记者 李亚欣 摄
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? 孔祥坤记者 李孬只 摄
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