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为了探知地球无线电干扰,NASA决定实施MAVEN计划来勘测火星

信息来源:w-v.cn   时间: 2020-02-06  浏览次数: 14

NASA的MAVEN计划通过在火星上做无线电干扰实验来类比理解地球上无线电干扰。

NASA的MAVEN(即火星大气及挥发物演化)航天器在火星大气层上部的带电部分(即电离层)中发现了“分层”和“裂隙”。这个现象在地球上非常普遍,并且引起了无线电通讯的不稳定(不可预知的中断)。然而,因为这些分层和裂隙形成于海拔过高的高空,我们很难完全探知它们的活动,以及它们是如何对无线电通讯造成影响的。MAVEN航天器的出人意料的发现表明,若要勘测和更好地了解地球上的无线电干扰现象,火星无疑是一个独一无二的实验室。

“地球上空的层距离我们非常的近。虽然它们能够被任何人用无线电探测到,但它们依旧非常神秘”Glyn Collinson就职于位于美国马里兰州的Greenbelt的NASA的Goddard 太空飞行中心,他是一项将于2月3日发表于《自然天文学》上的研究的主要作者,“实际上,理解这些层的最好办法,是发射一颗到火星的轨道距离为三亿米的卫星。”

如果你在收听电台时,出现过被干扰,或者被另一个电台取代的情况,很程度上的罪魁祸首是位于空气中上片区域最大的部分(“电离层”)中带电的气体层(“等离子体”)。由于这些层是突然形成的,并且已经持续了几个小时,他们在空气中就像巨大的镜子一样,使得本来距离很远的无线电信号在地平线上反弹,从而打乱本地的无线电信号传播。这样的现象就好像两个人在试图交谈一样!这些层的存在也会干扰飞机和船只的无线电交流,并阻碍军事雷达。

该图显示了在被电离层中的等离子体层干扰后,来自远处的站点(弯曲的紫线)对于本地站点(黑色的塔)的干扰。

在地球上,离地表高度约为60英里(约100千米)的大气层处存在一个流层,这里的空气过于稀薄,不适宜飞机飞行;同时对于人造卫星来说,空气又过于稠密。到达这里的唯一途径就是使用火箭,但这些发射的火箭在坠落回地表前,只能在此处停留几十分钟。“80年前我们就已经知道它们的存在,但我们却几乎不知道在它们内部发生着什么,因为没有能飞的如此低的人造卫星能到达这一流层区域,”Collinson如此说,“至少地球上没有这样的航天器。”

但在火星,譬如MAVEN一样的航天器就可以在低轨道航行,并且可以直接采样表征它们的特性。MAVEN携载着数个可以测量火星外围大气空间等离子体的科学仪器。当等离子体穿过火星电离层时,其中一种测量仪器可以探测到等离子体数目的急速减少。前任NASA飞行中心负责MAVEN计划的科学家Joe Grebowsky,通过他先前的地球大气层内的火箭飞行经验,可以立刻辨识出这种波动。不但MAVEN发现了地球以外的行星上存在这种流层,新结果也揭示了火星提供了一个地球上飞行器无法到达并探索的流层。

图片展示了MAVEN航天器遭遇火星的等离子流层的情况。NASA Goddard/CI lab供图

“MAVEN可观测的低空高度可以极大填充我们对于地球和火星上这一区域认知的空白,一些极富意义的发现正留待人们探索。“文章的一位合作作者Grebowsky这样说道。

Maven的观测已经颠覆了许多现有观点:Maven已发现,那些地层也有一个镜像相反的“裂缝”,那里的等离子体并没有那么丰富。 MAVEN在火星上发现的“裂缝”,在此之前,自然界中对这种“裂缝”的存在是完全未知的,并且推翻了现有的科学模型,这些模型均无法形成。 此外,地球上的层是短暂和不可预测的,火星的层令人惊讶地长寿和持久。

这些新的发现已经让我们更好地理解了这些层形成的基本原理,未来在火星上的探索将使我们能够建立更好的科学模型来研究它们是如何形成的。虽然,这些“裂缝”就像天气一样,我们无法阻止它们的形成,但也许在某一天,这些来自火星的新发现可能会帮助我们预测地球上的它们,这对于我们所有人来说意味着可以获得更可靠的无线电通信技术。

这项研究是由MAVEN官方资助的。MAVEN的首席研究员设在科罗拉多大学的大气和空间物理实验室,美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理MAVEN项目。合作机构包括洛克希德·马丁公司、加州大学伯克利分校和美国宇航局喷气推进实验室。

美国宇航局正在探索我们的太阳系和更远的地方,用我们强大的太空和陆地舰队,揭开世界、恒星、近处和远方的宇宙之谜。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

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