空間中心研究人員在外輻射帶相對論電子加速機制研究方面取得進展

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相對論電子具有很高能量（>1MeV），能夠直接穿透各種航天器的表面材料，產生內部靜電放電，造成航天器部件損壞。地球磁層空間中存在著大量電子，在適當機制的激發下，這些電子被有效地加速到相對論量級，導致空間中相對論電子通量呈現數量級的增長，此時，在軌運行的航天器內部靜電放電風險將急劇增加，嚴重時，可能導致航天器失效。因此，外輻射帶相對論電子增長一直被認為是地球空間威脅航天器在軌安全的最主要因素之一。在理論研究方面，外輻射帶相對論電子的演化在日-地能量耦合中扮演著重要的角色。因此，對相對論電子加速機制的研究兼具工程和科學的價值。

近日，空間中心楊曉超團隊，利用風雲一號衛星空間環境監測器（空間環境探測室自主研製）獲得的探測數據，結合國外數據及數值計算結果，發現並證明本地加速機制可以在地球輻射帶「槽區」有效激發相對論電子增長，而且增長後的高通量水平可維持近兩個月，使得原來較為安全的「槽區」成為內部充放電風險極高的區域。該結果發表於American Geophysical Union（AGU）學術期刊《Journal of Geophysical Research: Space Physics》。

文章用實測的相對論電子通量和等離子體密度證明，在L-shell（磁殼數）低達3的空間區域，劇烈的相對論電子增長可以發生在等離子體層頂以外。審稿人在意見中評價：「單是證明在如此低的L-shell處，相對論電子增強能夠在等離子層頂以外發生就非常有科學價值。」

文章還用徑向擴散加速效率以及哨聲模和聲波共振加速效率數值計算的結果證明，哨聲模和聲波與能量電子相互作用是導致這次「槽區」相對論電子增長的主要機制。結合通量衰減時間特性的分析和hiss共振損失效率的數值計算結果，該研究成果認為相對論電子與等離子體層頂內hiss和EMIC波動共振導致的緩慢損失，是該區域相對論電子能夠長時間存在的原因。

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