保护电信和导航卫星的新方法 2017-06-04 04:26:26

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地球磁环境的可视化国际科学家团队回答关于我们太空环境的基本问题,并揭示保护电信和导航卫星的新方法利用第一颗美国卫星进入太空的测量结果,探险家1物理学家詹姆斯范艾伦在1958年,太空是放射性的

地球被两个环形高度带电粒子辐射环包围 - 一个高能电子和正离子的内环和一个高能电子的外环 - 现在被称为范艾伦辐射皮带飞行接近光速,皮带上的高能粒子为太空中的卫星和人类创造了一个恶劣的环境近年来,人们对理解范艾伦皮带有很多科学兴趣

现在新的技术需要电信卫星在这些地带花费大量时间并且GPS卫星运行根据加州大学洛杉矶分校学院地球,行星和空间科学研究地球物理学家,国际团队成员Yuri Shprits的说法,随着空间电子尺寸越来越小,卫星对空间辐射的影响越来越小

对太空船最危险的粒子被称为相对论和超相对论电子超相对论或“杀手电子”特别危险,可以穿透太空中受保护最多且最有价值的卫星,Shprits说虽然有可能保护卫星不受相对论粒子的影响,屏蔽超相对论粒子实际上是不可能的,他补充说,自从Van Allen发现太空辐射以来,这些粒子的动力学一直是科学家面临的主要挑战

自20世纪60年代后期以来,科学家们已经做了许多观察尝试了解范艾伦带电子的损失之一提出的理论是,粒子通过电磁离子回旋波散射到大气中

这些波是通过注入比电子重的离子产生并携带大量能量这些波可能将电子散射到大气中直到最近,最可能的电子损失候选者2006年,Shprits及其同事提出了另一种机制他们认为超过99%的粒子突然丢失,因为电子扩散到行星际空间,不再被地球的磁场所困扰

为这种机制提供更多证据的其他研究科学家对相对论能量下的大量电子进行建模似乎偏向于这种机制,并且不需要电磁离子回旋波的电子散射

然而,仍然不清楚哪种机制在其中运行或支配暴风雨,以及哪种机制解释了空间环境中最引人注目的电子丢失很难确定颗粒的损失在暴风雨期间,两种类型的损失机制都会加剧,使得难以区分风暴之后范艾伦辐射带结构的图示幸运的是,科学家们将几个因素结合起来帮助他们解决争议2013年1月范艾伦带的风暴让研究人员使用探测器来测量粒子的分布和方向

最强烈的相对论和超相对论电子被发现在不同的带中的位置和超相对论粒子位于磁层深处(并且不受磁层顶的电子损失影响,磁层顶是地球磁场和太阳风之间的边界)研究人员的详细测量 - 包括粒子速度,速度方向和径向分布 - 都显示出来我们的发现解决了关于我们太空环境的基本科学问题,并且可能有助于开发清除辐射带免受有害辐射和制造的方法,因此波确实将粒子散射到大气中,但只影响了超相对论电子,而不是相对论性粒子

地球周围的环境对卫星更友好,“Shprits说 他是4月任务的主要调查员,其中一个载有加州大学洛杉矶分校建造的仪器的卫星从西伯利亚的Vostochny发射

这项工作预计将为世界各地的科学家提供空间辐射测量和未来几年的先进空间科学测量

该团队的成员来自加州大学洛杉矶分校(研究员Alexander Drozdov和Adam Kellerman,以及博士后学者Hui Zhu);德国波茨坦GFZ地球科学研究中心(Irina Zhelavskaya和Nikita Aseev,2015 - 16年在加州大学洛杉矶分校访问学者六个月; Shprits在这里联合任命);斯坦福大学(Maria Spasojevic);科罗拉多大学博尔德分校(Maria Usanova和Daniel Baker);明尼阿波利斯奥格斯堡学院(Mark Engebretson);加州大学伯克利分校(Oleksiy Agapitov,也在乌克兰基辅大学预约);芬兰奥卢大学(Tero Raita);和新罕布什尔大学(Harlan Spence)自然通信研究的资金来源包括加州大学校长办公室,国家科学基金会,美国国家航空航天局和亥姆霍兹联合会招募模仿项目出版物:Yuri Y Shprits等,“Wave - 导致Van Allen辐射带中超相对论电子的损失,“Nature Communications 7,文章编号:12883; doi:101038 / ncomms12883来源:加州大学洛杉矶分校新闻室的Stuart Wolpert