空間與環境學院李柳元副研究員等人揭開衛星「殺手電筒子」時空變化之謎

北航新聞網6月10日電（通訊員 季潔）近日，空間與環境學院李柳元副研究員等人首次揭開了衛星「殺手電筒子」時空變化之謎。相關的研究結果已經被國際地球物理雜誌作為亮點論文發表（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JA023634/abstract），同時被美國地球物理學會（AGU）官網作為地球和空間科學新聞（EOS）詳細報道（https://eos.org/research-spotlights）。

1958年衛星上天以後，美國科學家觀測到三萬公里高的衛星軌道恰恰是高能帶電粒子聚集的地方，它們圍繞地球形成的輻射帶嚴重威脅著航天器安全運行和宇航員的身體健康。大劑量和高能量的高能電子甚至可以穿透衛星表面，產生深層充放電，造成衛星工作異常甚至完全失效。因此，弄清衛星運行空間高能電子輻射環境的時間和空間變化具有重要的科學意義和應用價值。

談到研究的起因，李柳元副研究員在採訪中說，自1958年發現高能粒子輻射帶以來，國內外學術界和航天部門對輻射帶已開展了大量的研究工作。一些中國學者也做出了重要貢獻。但是到目前為止，科學家們仍然不知道到底什麼控制著輻射帶形狀的變化。近年來，隨著空間探測技術的發展和國際上一些探測計劃的實施，空間探測數據覆蓋的時間和空間範圍越來越大。李柳元副研究員等通過長期的數據統計和分析，終於發現是磁層空間等離子體波動控制著輻射帶的時空變化。「我們覺得這就是一個基礎工作，」李柳元副研究員謙虛地說道，「但美國地球物理協會對我們的研究結果評價還挺高，做了一個專題報道。」

哨聲模合聲波造成外輻射帶兆電子伏特(MeV)能量電子(e-)的增加，而哨聲模嘶聲波可以造成槽區和內輻射帶區域MeV電子的減少甚至完全消失掉（選自Li et al., JGR, 2017）。

高度評價的背後卻是不懈的堅持和努力。李柳元副研究員介紹，他從事空間環境研究已有十幾年了，研究過程中也跟國外的科學家有很多合作。在與美國科學家的合作中，雙方不斷交流探測數據的可靠性和研究方案的可行性，以便取得共識從而更好地開展研究工作。這項研究剛開始的時候，實驗結果與期望值有出入，但李柳元副研究員覺得這是好事，因為可以透過差值發現新的東西。「很多人碰見實驗結果與前人的數據相比不同的時，可能就會想：我這個是不是有問題。但是，你若相信自己，就多方面地驗證。道路就是在驗證過程中來來回回的。」

此篇論文的投稿過程也體現了科研的嚴謹精神。由於文章的研究結果比較新穎和重要，審稿人非常謹慎和苛刻，文章的發表來回折騰了很多次，有時也很枯燥。但李柳元表示，就算枯燥，只要認定自己的工作值得往前推，就堅持下去。「審稿人的意見也是很重要的，把他提出的問題解決了，文章的質量就很高了。改文章改好幾次，有時我自己都煩了，那就放一放，放一段時間再來修改，精工細琢嘛。」

美國地球物理學會（AGU）官網作為地球和空間科學新聞（EOS）的詳細報道

談到跟這次研究相關的計劃或發展，李柳元認為，隨著科技文明不斷發展，人類的活動範圍會逐漸往外太空延伸。人們會像關注地面天氣一樣關心空間天氣和空間環境。空間環境中存在對衛星和宇航員有傷害的高能粒子輻射，太空中有些災害性空間天氣事件也會影響到衛星與地面的通訊，這一切不僅與我們的航天活動有關，也和日常生活有密切關係。「我們這個研究是基礎研究，它跟應用研究是有跨度的。我們搞這個是關心它對衛星的影響。我們通過統計觀測發現規律，建立模型。通過模型，了解不同的空間環境參數變化之間有什麼聯繫，再預報下一步的變化，這可以對航天活動和宇航員在太空中的安全保障提供幫助。國際上在此領域已有很多研究，但還有很多科學和技術問題沒徹底解決。下一步，我們想朝著系統化的模型方向走，期望做出一些有用的東西。當然現在的工作中心還是基礎部分，解決變化和變化規律。」

2016年北京航空航天大學為了加快空間科學和環境科學的發展，成立了空間與環境學院。近年來，空間與環境學院空間科學團隊在曹晉濱教授的帶領下，在空間物理和空間環境領域取得了一系列具有國際影響力的重要成果，在國際空間物理知名期刊上發表的文章越來越多。相信未來在李柳元副研究員這樣的科學工作者的努力下，我校的空間科學學科會發展得越來越好。

編輯：賈愛平

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