探索磁層的秘密

這聽起來可能像科幻小說,但科學家多年來一直在研究太陽和地球之間的這種持續的爭鬥,首先是在地面上,然後是在單一衛星的幫助下。但太陽與地球之間連結的複雜性始終讓他們無法理解。直到Cluster出現。

科學主任卡羅爾·蒙代爾教授表示:「Cluster 是第一個對地球磁場及其內部和周圍的相關過程進行詳細研究、模型和 3D 地圖的任務。我們很自豪地說,透過 Cluster 和其他任務,歐空局增進了人類對太陽風如何與磁層相互作用的理解,幫助我們為它可能帶來的危險做好準備。

太空天氣科學,包括構成歐空局科學計畫第一個基石計畫的兩項任務(SOHO 和 Cluster)。圖片來源:歐洲太空總署

磁層監測的未來

我們對太空天氣(由太陽活動引起 委內瑞拉 電話號碼庫 的太空環境條件)的理解取決於對許多不同因素的理解:太陽的行為、太陽風如何穿越太空以及地球磁層如何反應。

透過 Cluster,歐空局接受了揭示地球磁層如何回應太陽風的挑戰。歐空局的其他任務已經研究了這一過程的不同部分,其中太陽軌道飛行器、、Proba-2和尤利西斯繼續觀察太陽本身,而Swarm和雙星也研究地球的磁性環境。雙星專注於遠離地球的“磁尾”,而群繼續分析地球磁場本身。遺產和未來的使命

集群的科學火炬將傳遞給歐洲太空總署/中國科學院太陽風磁層電離層連結探索者(微笑)任務,該任務將於 2025 年底發射。

幾年後,歐空局的「守夜」任務將進入太空,將不同的拼圖拼湊在一起,旨在提供有關潛在危險太陽活動的連續、近乎即時的數據。最終,這將幫助我們確保安全的衛星通訊以及太空和空中旅行。揭開磁層的奧秘

雖然大多數探索地球磁現象的任務都集中在赤道,但星團四重奏則在兩極上空盤旋,那裡有大量的磁性活動。該地區的太陽風可以深入地球的高層大氣,從而產生壯觀的極光。

Cluster 能夠比其他任務觀測更高的緯度,這意味著它揭示了我們以前用多個太空船同時「看到」的部分磁層。

透過繪製地球磁場圖,並將其與火星目前黯淡的磁力進行比較,Cluster 重申了我們的磁層在保護我們免受太陽風影響的重要性。

Cluster 的突破性貢獻

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這次任務也幫助我們了解磁層的弱點,包括太陽 社群網路和旅遊業:這就是它們影響我們旅行方式的方式 風粒子如何突破磁層。它甚至發現了「殺手電子」的起源,這是地球周圍輻射外帶中的高能量粒子,可能對衛星造成嚴重破壞。

透過二十年來不斷監測和記錄地球磁層的動態和特性,Cluster 累積了前所未有的豐富數據,使科學家能夠做出真正突破性的發現,包括長期趨勢的發現。

在太空中取得令人難以置信的成功 24 年後,歐空局決定在 2024 年至 2026 年期間將四顆 Cluster 衛星脫離軌道。此時規劃再入使得星團太空船能夠為再入科學做出貢獻,作為最後的告別。

群聚任務由四顆衛星組成,以四面體形式飛行,收集迄今為止關於近地空間小規模變化以及太陽風帶電粒子與地球磁層之間相互作用的最詳細數據。圖片來源:歐洲太空總署

「Cluster 的多太空船設計一直是其成功的關鍵,」Cluster 任務經理 Philippe Escoubet 解釋道。

「透過使用四艘而不是一艘太空船,Cluster 能夠同時測量多個空間區域。當距離更近時,集群太空船可以挖掘近地空間中更精細的磁性結構。當距離更遠時,他們可以獲得更廣泛的活動的更廣闊的視野。

現在,歐空局正在利用有四顆集群衛星的事實來更好地了解再入是如何運作的。透過比較四顆相同衛星在不同空間天氣條件下和軌跡略有不同的再入情況,歐空局的太空碎片小組正在對衛星在大氣中的破碎進行一項有價值的實驗。最終,這將使衛星再入變得更加安全。

資訊圖表描述了四顆群集衛星中第一顆的再入。圖片來源:歐洲太空總署

從挫折到成功

儘管 Cluster 已經取得了巨大的科 銷售艾 學成功,但它的早期發展並非一帆風順。

2000 年用於發射 Rumba(星團 1)和 Tango(星團 4)衛星的火箭使它們處於錯誤的軌道上,迫使它們依靠自身的推進力以及火箭的上級來到達正確的位置加入Salsa(集群2)和Samba(集群3)。=

2000 年 7 月 16 日,第一對群集衛星在拜科努爾升空。

這次事故是在 1996 年最初的 Cluster 四重奏發射失敗之後發生的。

從那時起,該任務取得了巨大進展,遠遠超過了最初計劃的壽命,並為我們了解太陽與地球之間的相互作用做出了巨大貢獻。昨天,Cluster 成為歐空局致力於更永續的太空探索的關鍵部分。

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