两颗立方体卫星揭示太空天气干扰

两颗 CubeSat 或小型卫星正在寻求提供有关空间天气干扰及其对通信信号的后续影响的洞察力。作为 SpaceX 第 26 次 NASA 商业补给任务的一部分，这对充满活力的二人组——电离层-热层卫星 (petitSat) 中的等离子体增强和闪烁预测观测研究任务 (SPORT) 于 2022 年 11 月 27 日抵达国际空间站。两颗立方体卫星均于 2022 年 12 月 29 日美国东部标准时间上午 8 点 55 分从空间站部署。

执行这两项任务的科学家最感兴趣的是研究地球上层大气中的一层，即电离层。电离层是空间天气对我们技术影响最强烈的地方。它是许多卫星的所在地，包括国际空间站。无线电波和 GPS 信号穿过电离层，那里的变化会干扰甚至破坏我们的通信信号。太空天气还会产生电流，在轨道卫星中感应出电荷，在极端情况下，还会导致地面停电。

日复一日，电离层被太阳辐射煮成带正电的离子和带负电的电子的汤，称为等离子体。电离层的波动导致低密度和高密度区域——气泡和斑点——在等离子体中形成。这些气泡和斑点会散射无线电信号，有时会使它们在一种称为闪烁的现象中相互碰撞。其结果是产生嘈杂的无线电信号，这会降低通信和导航系统的可靠性，甚至完全中断信号。

“如果你将铅笔放入半满的水杯中，铅笔就会断掉，”位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的 SPORT 项目科学家琳达哈巴什克劳斯说。“当你有气泡时会发生什么?类似于水中的铅笔，信号会经过大量的弯曲。”

不幸的是，科学家们并不确切了解血浆气泡和斑点是如何产生的。一旦 petitSat 和 SPORT 从空间站发射，两颗 CubeSat 将使用互补的科学仪器来研究导致这些破坏性特征形成的条件。

“我们的想法是科学团队将一起工作并进行交叉比较，”马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心 petitSat 首席研究员杰夫克伦辛说。

SPORT 配备了六台仪器，可对整个电离层进行测量。它将有助于确定等离子体气泡形成之前存在的条件，并最终确定它们的演化如何影响地面通信信号。SPORT 会将数据传回巴西国家空间研究所 (INPE)，在那里数据将分发给 INPE、NASA 和其他美国合作伙伴的研究人员。

以互补的方式，petitSat 将致力于确定是什么触发了等离子体斑点、它们何时出现，甚至它们占据了多大的区域。

petitSat 和 SPORT 都将改进对影响通信的空间天气现象的观测和洞察。这些任务将共同增强我们对不断变化的太空环境的理解，并增强小型卫星的当前能力，从而直接造福于我们的社会。

我们对太空天气了解得越多——以及如何预测它——我们就能更好地保护我们的宇航员、航天器和技术。

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