NASA最新計劃：范艾倫探測器準備進入地球大氣層

其范艾倫探測器（Van Allen Probes）——兩艘用來研究環繞地球的范艾倫輻射帶的自動控制太空船將進入地球大氣層，將在15年后毀滅。

根據美國宇航局(NASA)的最新計劃，

為了防止這兩艘航天器成為航行危險，設計并建造這些航天器的約翰斯⋅霍普金斯應用物理實驗室(APL)的研究人員于2月份通過一系列推進器演習，將它們置于軌道上。該探測器將于2034年左右毀滅。

2012年8月23日，探測器從佛羅里達的卡納維爾角空軍基地發射升空，其原名為輻射帶風暴探測器(Radiation Belt Storm Probes)。最初的任務是花兩年時間研究著名的范艾倫輻射帶。環繞地球，保護我們免受宇宙輻射。然而，近七年之后，無人衛星仍然很強大，任務控制中心必須安排對其進行必要的軌道修正。

范艾倫輻射帶1958年被美國的第一顆人造衛星“探險者1號”(EXPLORER-I)首次探測到，并以發現者物理學家詹姆斯⋅范艾倫的名字命名，這兩條輻射帶是由太陽與地球磁場的相互作用產生的。當發生這種情況時，帶電的質子和電子像磁鐵周圍的鐵屑一樣被捕獲在磁場中，形成致命輻射區域。

這些磁場保護地球免受來自太空的輻射，但它們對于宇航員和無人駕駛飛行器來說都是禁區。而范艾倫探測器專門設計用于穿越安全帶而不會被輻射破壞。這涉及屏蔽電子設備以防止電荷的積累和一般的加強，這使得飛行器能夠充當飛行實驗室來理解輻射對電子設備的影響。

“設計航天器和儀器以抵御非常惡劣的輻射環境是范艾倫探測器在設計和開發過程中面臨的最嚴峻挑戰，”2007年至2012年APL項目經理Rick Fitzgerald說道。“輻射會對電子設備造成損害，導致不穩定的行為或徹底的失敗。我們通過嚴格的設計審查程序，仔細選擇電子零件以及廣泛的零件和材料測試來降低失敗的風險。”

由于這種強化，范艾倫探測器不僅延長了使用壽命，而且還繼續發送大量數據。

“在過去六年半的時間里，范艾倫探測器在磁層周圍測量了100多次地磁暴”，APL項目科學家Sasha Ukhorskiy說道。“范艾倫探測器驗證并量化了之前認為的理論，發現了可以塑造近地高能粒子群的新機制，并使用了獨特的儀器來揭示以前傳感器幾乎看不見的意外特征。”

這種成功的缺點是探測器在推進器推進劑上運行不足，這意味著最終任務控制將不再能夠命令該對進行軌道校正。NASA的規定現在要求所有航天器在其任務結束后的25年內從低地球軌道移除。

盡管范艾倫探測任務仍在繼續，但上個月的軌道變化將使航天器在掠過地球大氣層的外圍時處于一個不斷變窄的軌道上。這需要在一年中的特定時間在軌道上的特定點處發射推進器。在那之后，物理定律接管，直到它們的軌道自然衰變并且工藝在大氣中燃燒。

“當衛星處于遠離地球的最高軌道點或者所謂的遠地點時，我們需要進行機動，”范艾倫探測器任務設計師Justin Atchison說。“理想情況下，我們可以在一天內完成一次機動的所有軌道變換。但是，我們受到推進器能力的限制，推進器通常僅用于非常小的機動以略微調整軌道或因此我們必須將機動分成更小的部分來實現目標。”