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危险警告!高速太阳风是个卫星“杀手” 最坏情况下将毁掉数百颗卫星

2018-09-07 09:49:08 来源: 前瞻网 作者:
摘要:
研究人员警告说,高速太阳风撞击卫星可能导致其脆弱的电子元件过载,一次摧毁数百个卫星。
一项针对太阳风暴“最坏情况”的重大新研究发现,这种现

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研究人员警告说,高速太阳风撞击卫星可能导致其脆弱的电子元件过载,一次摧毁数百个卫星。

一项针对太阳风暴“最坏情况”的重大新研究发现,这种现象比地磁风暴的破坏性可能要大得多。

这项研究分析了多年的卫星数据,发现地球静止轨道上的电子辐射水平可能在5天或更长时间内保持异常高的水平,即使在太阳风减弱之后也是如此。

因此,卫星上的电子元件可以充电到危险的高水平并被损坏。

这项研究的主要作者、英国南极调查局(British Antarctic Survey)的理查德•霍恩(Richard Horne)教授说:“到目前为止,我们认为轨道卫星面临的最大风险是地磁风暴。”

“我们的研究通过观察高速太阳风远离太阳并撞击地球造成的太空气象事件,构建了一个现实的最坏情况集合。”

“我们惊讶地发现,电子辐射水平到底能有多高。”

地球磁场发生剧烈变化时,将会干扰到使用电磁波的人类通信,甚至使其瘫痪。

本周发表在《太空气象》(Space Weather)杂志上的一项新研究调查了轨道卫星的太空气象风险,计算了范艾伦辐射带内的电子辐射水平。

这个环状的区域包围着地球,捕获带电粒子,卫星的地球静止轨道也在其中。

范艾伦带是以他们的发现者科学家詹姆斯·范艾伦命名的,是磁层中高能质子和电子被地球磁场捕获的区域。

自1958年以来,这些区域被历史上分为两层,内带和外带。内外层之间存在范艾伦带缝,缝中辐射很少。从几百千米到6000千米的低空称为"内带",有高能电子的6000千米以上的高空称为"外带"。

范艾伦带内的高能粒子对载人空间飞行器、卫星等都有一定危害,其内外带之间的缝隙则是辐射较少的安全地带。

然而,在2013年,美国宇航局的范艾伦探测器报告了第三个无法解释的范艾伦带,这是以前从未被观测到的。

这第三个范艾伦带只持续了几个星期就消失了,被来自太阳的一场强烈的行星际冲击波歼灭。它的原因仍然无法解释。

这第三个范艾伦辐射带的发现带有一定偶然性,因为发现辐射带的仪器--范艾伦探测器搭载的相对论电子质子望远镜(以下简称REPT)打开的时间早于原定计划。

霍恩教授说,卫星上的电子元件通常通过将它们包裹在金属屏蔽层中来保护自己免受静电干扰。

“你必须使用2.5毫米的铝才能将充电量降低到安全水平——远远超过目前的使用量。”

“地球静止轨道上有450多颗卫星,因此在现实最坏的情况下,我们预计许多卫星会报告故障,服务中断和卫星总损失的可能性很大。”

地球的磁场是一层围绕地球的电荷。这个磁场保护了我们星球上的生命,因为它偏转了被称为“太阳风”的太阳发射的带电粒子。

如果没有这个保护层,这些粒子可能会带走臭氧层,这是我们抵御有害紫外线辐射的唯一防线。

科学家们认为,地球的核心是产生磁场的原因。当地球外核中的熔融铁逃逸时,就会产生对流。

这些对流产生的电流在地球转动的自然过程中产生磁场,这构成了所谓的地球发电机(geodynamo)。

太阳风是一股粒子流和磁场,从太阳流出。它围绕地球磁场流动,在地球静止轨道附近激发所谓的“合唱波”,这是一种等离子波。

合唱波加速电子,形成范艾伦辐射带。合唱波也沿着地磁场传播到极地区域,它们在南极哈雷研究站的地面上被探测到。

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