?

文章簡介：宇航員在太空里如何獲取天氣情報(bào)呢？月球網(wǎng)關(guān)儀器可解決太空天氣預(yù)報(bào)的難題,它將采用電離輻射測量方式突破難關(guān)。

?

無論人們?nèi)ツ睦锫眯?，他們在出發(fā)前想要知道的第一件事都是，天氣將是怎樣的。對于執(zhí)行登月任務(wù)的阿爾特彌斯衛(wèi)星宇航員來說，NASA的HERMES和ESA的ERSA兩套空間氣象儀器將提供早期預(yù)報(bào)。這里的天氣指的是帶電的亞原子粒子和電磁場穿越太陽系。

這組工具是以希臘神話中阿爾特彌斯的兩個同父異母的兄弟姐妹——露女神厄莎和奧林波斯山眾神的信使HERMES的名字命名的，在發(fā)射前有兩個組件:動力和推進(jìn)元件以及居住和后勤的前哨站，將被預(yù)裝在著陸器上。這兩套儀器將在宇航員到達(dá)之前開始監(jiān)測月球輻射環(huán)境并返回?cái)?shù)據(jù)。

這是藝術(shù)家對網(wǎng)關(guān)動力和推進(jìn)元素(PPE)、居住和后勤基地(HALO)的概念設(shè)計(jì)，它們位于環(huán)月軌道上。圖片右側(cè)的金色艙展示了HERMES的有效載荷。ERSA的有效載荷是它下面的銀色艙。

來源:美國國家航空航天局

美國國家航空航天局（NASA）和歐洲航天局(ESA)加強(qiáng)了數(shù)十年的太空合作，正在各自建造一套儀器，用于監(jiān)測深空天氣并向地球報(bào)告數(shù)據(jù)。每個機(jī)構(gòu)都能夠利用這個機(jī)會，通過充分利用到2022年年中交付的足夠成熟的技術(shù)，利用Gateway進(jìn)行科學(xué)研究——Gateway首次實(shí)現(xiàn)于2019年底。這兩個互補(bǔ)的迷你氣象站將分別工作，ERSA將監(jiān)測高能空間輻射，重點(diǎn)是保護(hù)宇航員，而HERMES則監(jiān)測對科學(xué)研究至關(guān)重要的意義。

在太陽能的海洋里游泳

磁層(黑暗區(qū)域)的拍動，使月球暴露在太陽風(fēng)中的帶電粒子(黃橙色)的藝術(shù)想象圖。Gateway繞月的軌道，即近乎直線的光環(huán)軌道，將短暫地穿過地球磁層的細(xì)長末端。

來源:E. Masongsong, UCLA EPSS。

夜空可能看起來又黑又空，但我們是在一個高能量粒子的海洋里“游泳”，這些粒子在電場和磁場中飛行。電子和離子以超過每小時(shí)100萬英里的速度加速，偶爾的太陽風(fēng)暴爆炸將它們推向接近光速的速度。這些粒子流，或者說太陽的微粒，就是太陽風(fēng)。

地球磁場在太空中延伸約6萬英里，保護(hù)著我們和國際空間站上的宇航員。當(dāng)月球繞地球運(yùn)行時(shí)，它穿過地球長長的磁尾，這是地球磁場的一部分，地球磁場被太陽風(fēng)吹回的部分就像風(fēng)向袋一樣。然而，Gateway只有四分之一的時(shí)間在這個磁場內(nèi)，因此它提供了直接測量太陽風(fēng)和太陽輻射的研究機(jī)會。

HERMES

NASA HERMES儀器套件的模型圖。這四種儀器與“冰盒”(儀器控制電子盒)和“SWEM”(太陽風(fēng)電子阿爾法和質(zhì)子電子模塊)一起展示。

來源:美國國家航空航天局

HERMES【HERMES】(Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite)是“太陽物理環(huán)境與輻射測量實(shí)驗(yàn)裝置”(Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite)的縮寫，它將對磁尾深處所發(fā)生的情況進(jìn)行一窺，使美國國家航空航天局(NASA)能夠?qū)⑵溆^測結(jié)果與忒彌斯(THEMIS)五艘航天器中的兩艘進(jìn)行比較。忒彌斯是一對月球軌道飛行器，攜帶一些與HERMES類似的儀器。擁有同時(shí)從不同位置的三套儀器上收集數(shù)據(jù)的能力，將為建立太陽風(fēng)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)提供技術(shù)支持。

HERMES將測量低能量輻射，這將會考慮到宇航員的安全，但它的首要目標(biāo)是科學(xué)探測。

“深空環(huán)境很惡劣，但通過了解太空天氣和太陽活動，我們可以適當(dāng)?shù)販p輕對宇航員和硬件的風(fēng)險(xiǎn)，”雅各布·布萊徹說，他是美國宇航局人類探索和操作任務(wù)理事會的首席探索科學(xué)家?！癏ERMES和ERSA是科學(xué)和探索之間協(xié)同作用的完美例子?！?/p>

HERMES由美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心領(lǐng)導(dǎo)，該中心位于馬里蘭州綠帶市。它由安裝在一個平臺上的四個儀器組成:測量Gateway周圍磁場的磁強(qiáng)計(jì)，測量離子和電子的小型電子質(zhì)子望遠(yuǎn)鏡(或稱MERiT);電子靜電分析儀，簡稱EEA，用于測量組成大部分太陽風(fēng)的低能量電子，以及太陽探測離子分析儀，簡稱SPAN-I，用于測量質(zhì)子和離子，包括氧氣。磁強(qiáng)計(jì)、MERiT和EEA由戈達(dá)德提供;SPAN-I建造于加州大學(xué)伯克利分校。

ERSA

歐洲輻射傳感器陣列(ERSA)將研究太陽風(fēng)對宇航員及其設(shè)備的影響。ERSA配備了五種儀器，測量來自太陽的高能粒子、銀河宇宙射線、中子、離子和入口周圍的磁場。測量這些粒子可以讓我們了解太陽系的輻射物理，并了解輻射對人類宇航員及其硬件構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)。

“如果我們想了解宇航員將面臨的潛在危險(xiǎn)以及如何應(yīng)對，那么了解月球周圍和月球入口不斷變化的輻射環(huán)境是很重要的。”它還有助于我們理解和預(yù)測地月系統(tǒng)的空間天氣，”歐洲航天局探索科學(xué)協(xié)調(diào)員詹姆斯·卡彭特說。

包括在套件的影響是組成的空間輻射，或ICARE-NG儀器，測量電離輻射，可以產(chǎn)生短暫的尖峰電壓，可以使電子短路。另一種儀器是歐洲放射性劑量計(jì)，測量輻射在活組織中沉積的能量，以了解人類的輻射暴露情況。

HERMES和ERSA的測量都是在輻射已經(jīng)到達(dá)的時(shí)候進(jìn)行的。但從長遠(yuǎn)來看，這些測量結(jié)果將幫助美國宇航局和歐洲航天局改進(jìn)他們的太空天氣模型，以便更好地預(yù)測這些輻射何時(shí)會從太陽發(fā)出，從而在未來提供更好的先進(jìn)預(yù)警。

Gateway是Artemis項(xiàng)目的重要組成部分。通過Artemis，美國宇航局及其合作伙伴將學(xué)會在月球上和月球周圍生活、工作和進(jìn)行科學(xué)研究，在地球最近的鄰居創(chuàng)造一個持久的人類機(jī)器人存在。在月球上，我們將學(xué)習(xí)如何在其他世界繁榮發(fā)展，為人類下一次去火星的偉大航行做準(zhǔn)備。

作者: nasa

FY: 常skybridge

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處