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百年未解的“天機(jī)”

磁暴和亞暴是極具破壞性的“太空風(fēng)暴”，其強(qiáng)烈的磁場(chǎng)擾動(dòng)和高能粒子輻射對(duì)地球和太空技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

了解它們?nèi)绾伟l(fā)生，對(duì)于保護(hù)人類的通信、導(dǎo)航和衛(wèi)星系統(tǒng)至關(guān)重要。然而，這些現(xiàn)象如何起源和演化，至今仍是科學(xué)界的未解之謎。

▲磁暴起源和亞暴時(shí)序之謎 圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

科學(xué)家們嘗試各種方式，努力破解磁暴亞暴的內(nèi)部機(jī)制和演化過程，以預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)這些災(zāi)害性太空天氣事件。

目前學(xué)界對(duì)磁暴和亞暴的認(rèn)識(shí)和理解，主要基于帶電粒子就位探測(cè)數(shù)據(jù)，受數(shù)據(jù)時(shí)空離散限制，猶如“盲人摸象”，存在巨大分歧。

如何打破就位探測(cè)局限，獲得更多磁暴亞暴信息？表征磁暴亞暴的帶電粒子，無法沖破磁場(chǎng)、電場(chǎng)、稠密等離子體層等阻隔而匯于一處被收集。而其與地冕冷原子電荷交換后，會(huì)“喬裝改扮”成ENA（Energetic Neutral Atom，能量中性原子）。

▲ENA，勇往直前 圖片來源：ENA Imaging of the Outer Planets

由于不帶電，ENA具備了沖破地球磁場(chǎng)“牢籠”的能力，攜載著帶電粒子源區(qū)的成分、動(dòng)量、分布等信息，為揭開磁暴亞暴之謎提供了便利。探測(cè)ENA或許是可行的辦法。

02

鵲橋相會(huì)，編碼成像破天機(jī)

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間環(huán)境探測(cè)室研制的陣列中性原子成像儀TENA（Two-dimensional-coded Energetic Neutral Atom-imager）跟隨鵲橋二號(hào)中繼星奔赴月球軌道。

陣列中性原子成像儀采用飛行時(shí)間結(jié)合編碼調(diào)制成像方案，是目前國(guó)際上空間分辨率最高的中性原子成像儀，填補(bǔ)了我國(guó)空間能量中性原子高時(shí)空分辨成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的空白。

▲陣列中性原子成像儀 圖片來源：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心

當(dāng)磁層產(chǎn)生的ENA沖破地球磁場(chǎng)的“牢籠”與TENA“鵲橋相會(huì)”時(shí)，其攜載的源區(qū)帶電粒子的成分、動(dòng)量、分布等信息通過TENA編碼成像形成一幅幅連續(xù)的ENA圖像。

▲單機(jī)成像仿真結(jié)果 圖片來源：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心

隨著鵲橋二號(hào)的成功在軌運(yùn)行，TENA或?qū)⒊蔀榭茖W(xué)團(tuán)隊(duì)破解磁暴和亞暴“天機(jī)”之謎的有力工具。

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