NASA在北極光發射了三枚火箭，結果令人驚嘆

黑色和漫射極光科學測量者號於 2 月 9 日凌晨 3:29（澳洲東部時間上午 7:29）發射升空，並上升至約 224 英里（360 公里）。首席研究員 Marilia Samara 報告說，包括技術演示在內的所有儀器均按計劃運行，並且任務返回了高品質的數據。

兩枚火箭 GNEISS 任務之後於 2 月 10 日凌晨 1:19:00 和凌晨 1:19:30（澳洲東部時間上午 5:19:00 和凌晨 5:19:30）進行了戲劇性的連續發射。火箭的高度分別約為 198.3 英里（319.06 公里）和 198.8 英里（319.94 公里）。首席研究員克里斯蒂娜·林奇表示，地面站、子有效載荷和儀器臂都按預期工作，團隊對發射和迄今為止收集的數據感到滿意。

北極光如何形成電路？

當極光照亮夜空時，它的能量來自從太空流入地球高層大氣的電子。這些帶電粒子為大氣中的氣體提供能量，使它們發光。它類似於電流通過電線來打開燈泡。

但這個過程並沒有在發光出現時結束。電力循環流動。就像燈泡是完整電路的一部分一樣，北極光只是更大電氣路徑上的一站。如果電子流入大氣層，它們也必須返回太空才能完成電路。

傳入的粒子束相對集中，就像流過繩子的電流一樣。然而，回流更加分散。點燃極光後，電子會向多個方向擴散。它們的運動是由碰撞、變化的風、壓力差以及變化的電場和磁場決定的。最終，他們返回太空，但只是在穿越不斷變化的高層大氣之後。

GNEISS 建立極光電的 3D 掃描

為了真正了解極光如何運作，科學家需要知道這種返回電流如何閉合電路。這意味著繪製電力穿過天空的許多可能的路線，這是非常困難的。

「我們不僅對火箭飛向哪裡感興趣，」GNEISS 首席研究員、新罕布夏州達特茅斯學院教授克里斯蒂娜·林奇 (Christina Lynch) 說。 “我們想知道電流如何通過大氣層向下傳播。”

林奇設計片NEISS來回答這個問題。該任務使用兩枚火箭和一個協調的地面接收器網絡，建構極光電氣環境的 3D 圖。

「這基本上就像在暮光下對血漿進行 CT 掃描一樣，」林奇說。

兩枚火箭在同一暮色中並排升空，各自的飛行路徑略有不同。一旦進入內部，每枚火箭都會發射四個子有效載荷，以在發光區域內的多個點進行測量。

在天空中飛行時，導彈會透過周圍的等離子體向地面接收器發送無線電訊號。等離子體在通過時改變了這些訊號，就像身體組織在醫學 CT 掃描期間改變 X 射線一樣。透過分析這些變化，科學家可以確定等離子體的密度並確定電流可以流向的位置。結果是對極光進行寬視野 CT 掃描。

為什麼繪製極光流對於太空天氣很重要？

了解這些電流不僅僅是解決物理難題。極光流控制著來自太空的能量如何在地球高層大氣中分佈。隨著洋流的擴散，它們會加熱大氣，激起風，並引起幹擾，從而影響經過該地區的衛星。

研究人員長期以來一直依賴地面儀器來研究極光。 NASA 的 EZIE 衛星任務於 2025 年 3 月發射，將從軌道上測量極光電流。透過結合衛星觀測、地面影像和探空火箭的直接測量，科學家可以同時從多個角度檢查系統。

「如果我們能夠落實 地點 「我們可以利用地面影像進行測量，然後我們可以學會解讀極光，」林奇說。

黑極光和當前反射的調查

在這次發射活動中，GNEISS 火箭並不孤單。黑色和擴散北極光科學調查的重點是極光內不尋常的黑暗區域，稱為黑色北極光。這些空點可能標誌著電流突然反轉方向的區域。

這次任務是繼 2025 年的一次飛行嘗試因天氣和科學條件而推遲後的第二次嘗試。隨著這次成功的發射，研究人員現在有了新的數據來研究這些神秘的黑點如何適應更廣泛的極光圈。

極光是在太空和地球大氣層相互作用的地方形成的。電流、帶電粒子流和無數的碰撞結合在一起創造了這些發光的顯示器。探空火箭提供了一個難得的機會直接飛過它們，將儀器準確地放置在發生動作的地方。透過短期但定時的任務，美國太空總署正在將短暫的閃光轉化為對太空天氣如何塑造地球高層大氣的更深入的了解。