金澤大學理工研究域電子資訊通信學系的尾崎光紀副教授、八木谷聰教授，以及京都大學生存圈研究所的大村善治特任教授等人組成的聯合研究團隊宣佈，成功對人工抑制宇宙中的電子加速至輻射能量的電漿波動（即合唱波輻射）生成機制進行了解析。通過利用地面或宇宙中的電磁波進行電漿環境的人工控制的新技術，有望為減少宇宙應用基礎設施中因輻射導致的電子電路老化和故障作出貢獻。相關研究成果已於10月17日發表在國際學術期刊《Geophysical Research Letters》上。
圖1 是否施加人工電波對合唱效應輻射增長的影響
是否施加人工電波對合唱輻射增長的影響。在未施加人工電波的情況下（上圖），合唱效應輻射隨著頻率上升而產生。而在有人工電波的情況下（下圖），生成產生合唱效應輻射的非線性電流的電子運動被人工電波所干擾，合唱效應輻射的生成被抑制。（供圖：金澤大學）
地球周圍的宇宙空間中，存在一種高能狀態電子交錯飛散的「輻射帶」區域。為保護人造衛星上的電子電路免受太空輻射的損害，採取防護措施是必不可少的。
作為輻射帶電子生成的主要原因，被稱為「合唱效應輻射」的電磁波起到了自然加速器的作用，將低能量的電子加速為高能輻射帶電子。
此次，研究團隊重點探索瞭如何通過抑制生成改變電磁波頻率電流的非線性電子運動，來人工控制合唱效應輻射的生成。
研究團隊調查了有無人工電波對合唱效應輻射生成的影響，發現通過施加具有適當頻率和振幅的人工電波，有效抑制了合唱效應輻射的產生。研究表明，產生合唱效應輻射的非線性電子運動的運動狀態，會因施加人工電波的影響而發生變化。
此外，由於施加人工電波抑制了合唱效應輻射的生成，也有可能降低輻射帶電子的生成率。研究發現，通過調整人工電波的頻率和振幅，人類可以人為控制輻射帶中可能產生的合唱效應輻射以及由其加速的輻射帶電子。
尾崎副教授表示：「隨著太陽活動進入最活躍的‘極大期’，活躍的宇宙電漿環境可能引發如衛星定位服務誤差增加或通信中斷等宇宙天氣災害。我們希望不僅能在瞭解現狀和預報方面貢獻力量，還能通過「控制」宇宙電漿的這一新技術為應對這些災害做出貢獻。為此，我們計劃在不久的將來開展利用人工電波的實驗提案，以驗證此次解析結果的準確性。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Geophysical Research Letters
論文：Suppression of nonlinear chorus wave growth by active control of gyroresonant interactions with electron hole deformation
DOI：10.1029/2024GL112218
