主要研究在NASA的大型任务中发挥着重要作用

2015年3月5日,星期四
太空卫星

十年前, 主要研究物理学教授Roy Torbert知道,当该校的空间科学中心(SSC)被授予在NASA雄心勃勃的计划中扮演非常重要的角色时, 对于他和他的科学家团队来说,这将是一段漫长而充满挑战的旅程, 工程师, 机械师及学生. 

现在,MMS准备在晚上10点44分从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射.m. 3月12日,托伯特终于可以喘口气,自豪地回顾十年来的努力. 他还可以期待这项任务所设计的开创性科学——如果没有SSC工作人员的技能和专业知识,这是不可能实现的.

“MMS的工作量比我预期的要大得多,也要费力得多, 我预计会付出巨大的努力,并告诉团队,所以我们赢得了奖项,托伯特说。, 联合国大学的首席科学家和MMS任务本身的副首席研究员.

当时, 美国国家航空航天局为四颗卫星中的每一颗建造关键仪器的3800万美元资金是最大的一笔, 联合国大学历史上唯一的研究奖. 最后, 加上额外的, 超出原合同的关键任务, 该大学从美国宇航局获得了近7000万美元的资金来完成这项工作. 总共, SSC是地球研究所的一个中心, 海洋, 负责交付28个飞行部件,并在交付给NASA之前对所有这些部件进行综合仪器级测试.

该任务旨在探索控制地球磁场与高电荷太阳风相互作用的等离子体过程. 等离子体是一种高度电离的气体,有时被描述为“物质的第四态”.等离子体占据了可观测宇宙的99%. 然而, 只存在于地球的磁层中——多层磁层, 彗星形状的磁屏蔽, 在尾巴上, 延伸至60英里,这些重要的等离子体过程是否易于通过局部测量进行持续研究.

MMS卫星堆在NASA火箭上

MMS将利用磁层, 是什么保护我们的星球免受太阳和宇宙辐射的伤害, 作为实验室研究磁重联的微物理学——对其了解甚少, 磁场自我重组并释放大量能量的普遍过程, 除此之外, 能把带电粒子加速到接近光速吗, 让它们对沿途的任何东西都很危险.

这些爆炸性的重联驱动了我们磁层中的大部分“太空天气”,可以在照亮夜空的耀眼的极光中看到. 空间天气也会影响通信卫星, GPS导航, 以及地面电网, 科学家们想要了解磁爆炸是如何工作的, 在某种程度上, 预测它们何时可能发生,并更好地保护现代社会所依赖的技术.

“重新连接的细节是如此的未知,以至于我们可以发现许多惊喜,”托伯特说.

不考虑空间天气因素, 这四颗卫星——紧密协调地一起飞行, 穿越磁层的金字塔形舰队将首先捕捉到磁重联的过程,因为它发生在理解基本物理的努力中, 这是自太空时代开始以来科学家们一直无法解决的问题.

这样做, 每颗卫星携带25个相同的仪器,当它们在距离10到100公里的四个不同的空间点收集相同的数据时,这些仪器将提供重连过程的多维视图. 这是必要的, 指出Torbert, 因为发生磁重联的区域——所谓的“扩散区”——以每秒100公里的速度移动,并在十分之一秒内经过卫星. 在一起, 这四颗卫星将能够拍摄这个“行动区”的快照,并提供这个过程的极其精确的时间分辨率.

托伯特说:“当我们理解了重连,就会对所有天体物理学产生影响. 我们知道存在一些能量过程,但我们不知道如何或为什么存在. 我认为,对重新连接的全面理解可能会带来新的可能性.”

天体物理学家哈伦·斯宾塞说, 他是EOS的主任,也是MMS任务高能粒子探测器套件的联合研究员,该探测器套件将测量通过磁重联加速到接近光速的带电粒子, “联合国大学在为这次任务开发仪器方面发挥了关键作用. 我们很兴奋,并为任务的科学阶段做好了准备,在这个阶段,我们将结合我们在理解电磁场物理学方面的优势, 空间等离子体和高能带电粒子来发现磁重联的奥秘.”

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在莫尔斯大厅前的主要研究 MMS团队

罗伊·托伯特(后排, (左柱前)和主要研究 MMS FIELDS仪器套件团队的许多成员. (图片来源:Kristi Donahue)