范艾倫探測器開始地球輻射帶探測的最後階段！
博科園：本文為天文太空類
在過去的六年半時間裡，美國宇航局兩艘堅韌、有彈性的航天器一直在繞地球軌道飛行，它們不斷地飛越地球周圍一個叫做范·艾倫輻射帶的帶電粒子危險區。2012年8月發射的兩顆范艾倫探測器證實了科學理論，揭示了這些動態區域中起作用的新結構和新過程。現在探測器探索進入了一個新的最後階段。2019年2月12日，一對范艾倫探測器中的一個開始了一系列軌道下降操作，將其軌道的最低點，也就是近地點，離地球的距離拉近了190英里。這將使近地點從375英里增加到190英里——這一變化將使宇宙飛船最終在15年後重返地球大氣層。
博科園-科學科普：位於馬里蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯應用物理實驗室Van Allen探測器項目經理Nelli Mosavi說：為了讓Van Allen探測器能在合理的時間內可控重返大氣層，需要降低近地點。在新的高度，空氣動力阻力將使衛星墜落，最終在高層大氣中燒毀。任務是獲得大量的科學數據，並確保我們防止更多的太空碎片，這樣我們的下一代也有機會探索太空。另外兩個范艾倫探測器也將在3月份跟進，同樣由設計和製造衛星的APL公司的任務操作團隊指揮。范艾倫探測器大部分軌道都在地球的輻射帶內：圈狀的帶電粒子帶——質子和電子——被困在地球磁場中。
這兩個范艾倫探測器已經花了六年多的時間繞地球輻射帶運行。2019年初的軌道變化將確保航天器最終脫離軌道並在地球大氣層中解體。圖片：NASA Goddard"s Scientific Visualization Studio
這些快速移動的粒子產生輻射會干擾衛星電子設備，甚至可能對在星際旅行中經過它們的宇航員構成威脅。輻射帶的形狀、大小和強度隨著太陽活動的變化而變化，這使得預測它們的狀態變得困難。最初被指定為為期兩年的任務，根據預測，沒有任何一艘航天器能夠在嚴酷的輻射帶中運行更長時間——這些堅固的航天器自2012年以來一直在無事故的情況下運行，並繼續使有關范艾倫輻射帶的突破性發現成為可能。位於馬里蘭州格林貝爾特美國國家航空航天局戈達德航天飛行中心的范·艾倫探測器任務科學家大衛·西貝克說：
范·艾倫探測器在描繪輻射帶特徵方面做了大量工作，為我們提供了推斷輻射帶內部情況所需的全面信息。經過這麼多年，這些航天器及其所有設備幾乎毫髮無損地倖存下來，這本身就是一項成就。每艘宇宙飛船都將通過五個兩個小時的引擎燃燒，被轉移到距地球190英里一個新的、較低的近地點。因為范艾倫探測器在軌道上旋轉，所以必須仔細選擇推進的日期。所需的幾何形狀每年只發生一到兩次：對於航天器B來說，這段時間是今年的2月12日至22日，對於航天器A來說，是3月11日至22日。發動機燃燒將消耗大約4.4磅的推進劑，這使得飛船有足夠的燃料使他們的太陽能電池板對著太陽大約一年。
在2019年2月和3月執行脫軌操作後，隨著航天器在其軌道上最接近地球的近地點遭遇大氣阻力，范艾倫探測器的高橢圓軌道將在未來15-25年內逐漸收緊。這種大氣阻力早在2034年就會將它們拉入一個圓形軌道，屆時航天器將開始進入地球大氣層並安全解體。圖片：Johns Hopkins APL
將繼續在新軌道上運行並獲得新的科學知識，直到燃料耗盡，到那時我們將無法將太陽能電池板對準太陽，為航天器系統提供動力。在生命的最後一年左右，范艾倫探測器將繼續收集地球動態輻射帶的數據。而且他們新的、更低的通過地球大氣層的通道也將為了解地球高層大氣中的氧氣如何降解衛星儀器提供新視角——這些信息可以幫助工程師們在未來設計出更有彈性的衛星儀器。航天器和儀器讓我們對航天器在高輻射環境中的運作有了難以置信的了解。在執行任務的每個人都對我們所做的工作和為世界提供的科學感到真正的自豪和成就感。
博科園-科學科普｜研究/來自: 美國宇航局戈達德太空飛行中心/Geoff Brown
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