客觀日本

讓到達地球的電磁波路徑視覺化,提高「太空天氣預報」的精度

2022年01月07日 海洋宇宙

日本金澤大學和名古屋大學等組成的研究團隊成功地將電磁波從太空抵達地球的路徑實施了三維視覺化。結合兩顆人造人造衛星和兩個地面基地的觀測結果發現,電磁波像吸管一樣以細長的形狀延伸到地球。該成果有助於提高旨在防止人造人造衛星發生故障,以及宇航員和太空遊客等暴露於輻射的「太空天氣預報」的精度。

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吸管狀的細長電磁波的路徑實施了視覺化(圖片由ERG科學團隊提供)

研究團隊觀測的是2019年4月在太空產生的一種電磁波「離子波」。除日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)2016年12月發射的探測人造衛星「荒瀨號」和美國的科學衛星外,還利用了日本和加拿大分別在地面設置的磁力儀,合計使用了4種觀測網路。

電磁波的路徑呈長約5萬公里、直徑約80公里的細長形狀。研究發現,即使在廣袤的太空中,也只有有限的空間會形成通往地球的電磁波路徑。另外還觀察到了離子波在太空中如何改變電離氣體(電漿)環境的程序狀況。

從單個地點觀測時,只能點狀捕捉到電磁波傳播的樣子。如何更詳細地進行立體觀測是一直存在的課題。利用多處基地觀測電磁波時涉及到繞地飛行的兩顆人造衛星處於不同位置時的時間和電磁波的生成情況。研究團隊在美國科羅拉多大學、明尼蘇達大學和加拿大艾伯塔大學等的協助下成功進行了觀測。

太空中爲始終存在多種電磁波交錯傳播的狀態。太陽表面發生大規模爆炸產生「太陽耀斑」時,電磁波可能會引起人造人造衛星故障,或者對太空中的宇航員和地上的供電網產生影響。所以需要提高預測太陽耀斑發生的技術。

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此次觀測還利用了2016年發射的探測人造衛星「荒瀨號」

研究團隊認爲,此次的成果有助於明確電磁波抵達地球的詳細機制,還有助於分析與電磁波密切相關的極光的形成程序等。

組合多顆人造人造衛星進行科學觀測的方法還有望應用於其他領域。國外正積極開發使大量超小型衛星聯動的「衛星星座」技術。金澤大學的松田升也副教授表示:「打算開發使體積比荒瀨號更小的人造衛星聯動來觀察電磁波的方法。」

日歐聯合推進的水星探測計劃「貝皮可倫坡號」預定2025年使日本的「MIO」等兩架偵檢器抵達水星。MIO配備了研究團隊開發的電磁波觀測裝置。以歐洲爲中心計劃2022年發射用於探測木星人造衛星的「JUICE」也預定配備研究團隊的觀測裝置。研究團隊還打算將此次的成果用於地球以外的探測。

日文:松添亮甫、《日經產業新聞》,2021/12/20
中文:JST客觀日本編輯部