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美国消除空间辐射的新方法

2020-07-09 13:38:27 来源:网络 阅读:
  现在,科学家们正试图设计一种反应。三个空间实验(一个在轨道上,另两个在为2021年发射做准备)被设计用来收集地球绕地球辐射带中被地球磁场捕获的高能电子的数据。这个过程被称为辐射带修复(RBR)。
  科学家们瞥见了美国宇航局范艾伦探测器的潜在解决方案,深入研究了自然修复过程,展示了无线电波如何与高能电子产生共鸣,将它们沿着磁线散射,并将它们从磁带中清除出来。我们比十年前更了解这些波粒子是如何工作的。"洛杉矶阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)的空间物理学家杰夫·里维斯(Jeff Reeves)说。
  现在,研究人员将尝试人工修复它,并将无线电波传送到辐射带。科罗拉多大学博尔德大气和空间物理实验室主任、范艾伦探测器(Van Allen探测器)的首席研究员丹·贝克(Dan Baker)说,物理学家已经使用海军的甚低频天线塔(VLF)进行了测试,这是一种与潜艇通信的强大设施。阿拉斯加高频主动极光研究项目(Aurora Research Program)的天线和波多黎各阿雷斯博天文台的巨型天线也可能被用来产生干净的无线电波。
  在离目标更近的轨道上运行的RBR平台可能更有效。2019年6月,美国空军发射了史上最大的无人飞行器:DSX偶极子天线。DSX的主要任务是将VLF波传送到范艾伦带,并使用机载探测器测量沉淀粒子。"DSX首席研究员、空军研究实验室(Air Force Research Lab)的詹姆斯·麦科洛(James McColo)说。"这是探索空间物理学基本问题的一种新方法。
  洛斯阿拉莫斯国家实验室和美国宇航局戈达德太空飞行中心的一组科学家正在领导第二次VLF波沉淀实验。2021年4月,该小组计划发射一枚携带束流等离子体相互作用实验的探针火箭。负责这项实验的里维斯认为,紧凑型电子加速器最终可能成为比巨型VLF更好的"扫帚"。"如果我们用这个实验来验证它,我们就有更大的信心将它放大到更高的功率,"他说。
  第三个实验将引导大气本身引发湍流,从而吸引电子。2021年夏天,美国海军研究实验室计划启动一项名为"火箭释放湍流空间测量"的任务。"一枚探测火箭将飞进电离层,发射1.5公斤钡原子。当被阳光电离时,钡形成一个等离子体环,发射无线电波:基本上是磁控管的太空版本。
  这些任务将有助于解释哪个RBR系统是最可行的,尽管每个系统可能需要几年才能运行。不管是什么技术,它都会带来风险。全面的空间清理可能会将大量能量释放到高层大气中,破坏飞机导航和通讯,比如偶尔发生太阳喷发引起的地磁风暴。它还会产生大量氮和氢氧化物,侵蚀平流层的臭氧层。我们不知道这种影响会有多大。"爱荷华州大学(University of爱荷华)的空间物理学家艾莉森·盖恩斯(Allison Gaines)说。
  杰恩斯指出,除了防止核爆炸外,RBR技术还可以为民用带来好处。美国宇航局和其他太空机构长期以来一直致力于保护宇航员在往返太空的途中免受范艾伦辐射带和其他辐射源的影响。VLF发射器可以用来在航天器进入危险区域之前清除高能电子。"当我们成为更活跃的太空旅行者时,"杰恩斯说,"它可以提供一条通过辐射带的安全通道。