美科學家實驗清理高空核輻射

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【大紀元2019年12月31日訊】(大紀元記者張妮編譯)美國在進行至少三個清理高空輻射帶的實驗。一個已經在軌道上,另外兩個計畫於2021年啟動,目標蒐集資料如何釋放地球磁場環繞輻射帶中困住的高能電子。

高空核試驗對輻射帶的影響

美國1962年7月9日的海星一號(Starfish Prime)核試驗,在400公里高空引爆了一枚140萬噸的核彈。美國當時認為衛星的軌道與核彈有著安全距離,可是在試驗結束幾個月後,衛星一顆顆接連出現問題,包括世界第一顆通信衛星電星(Telstar)。

科學家才意識到,原來被困在地球的磁場中的來自放射性殘骸的高能電子,帶來了他們沒有預料到的後果——不斷破壞衛星的電子部件和太陽能板。

雖然冷戰期之後,美國和俄羅斯都停止了核試驗,但是國際社會擔心朝鮮不一定遵守這一規則。一來他們擁有核武器,二來他們目前在軌道上沒有任何一顆可用的衛星!

模仿極光原理

新西蘭奧塔哥大學(University of Otago)的太空物理學家羅傑(Craig Rodger)告訴《科學雜誌》(Science Magazine),其實大自然就有這種清理輻射的過程:比如來自深空或閃電的電波會將位於范艾倫輻射帶內的高能電子擊落至地球的上層大氣,使其失去能量,通常產生極光這一自然現象。

羅傑說,核試驗導致輻射帶中電子的數量是范艾倫輻射帶內的幾百萬倍,自然過程不足以清除這樣大量的輻射。因此科學家在考慮人為干預。

地面發射電波清理

一些研究者考慮從地面向輻射帶發射無線電波進行清除。物理學家已經用美國海軍的低頻天線塔進行了測試。另外阿拉斯加的「高頻主動極光研究計畫」(High-frequency Active Auroral Research Program),和波多黎各的阿雷西博天文臺的大天線也是候選的對象。

也有人認為發射一個繞行地球的太空器,在更靠近目標輻射帶的地方進行清掃工作將更有效。目前有一個類似的設備在研究可行性。2019年6月,美國空軍發射了一部DSX偶極天線,號稱是「漂浮在太空中最大的人造物體」,有一塊美式足球場那麼長。這個設備搭載的儀器在測量從范艾倫輻射帶被電波擊落的粒子的情況。

送電波發射器升空

另一個洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Lab)和美國宇航局(NASA)戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的合作組在規劃第二個實驗。他們計畫於2021年4月發射一部體積較小的低頻電波發射器升空檢驗其清除輻射的能力。

該實驗的負責人里夫斯(Geoff Reeves)說,他們希望小巧的設備比巨大的天線效果好,如果可行,他們將增大功率。

在空中造出磁控管

第三個實驗聽上去更加雄心勃勃:美國海軍研究實驗室計畫於2021年夏季發射一枚火箭,將1.5千克鋇原子注入電離層。被陽光電離後,鋇原子將成為一個發射電波的移動環形等離子體——形成一個太空中的磁控管(微波爐中產生微波的裝置)。

人為干預清理的風險

科學家將考察這些措施哪種最有效,不過這些措施也有風險。比如,大型的清理設備可能會向上層大氣一次性傾注大量高能粒子,導致類似太陽能量爆發造成的地磁風暴,會干擾飛機的導航和通訊。

還可能產生大量氮氧化物和氫氧化物,有破壞臭氧層的風險。

「我們不知道後果有多嚴重。」美國愛荷華大學(University of Iowa)的太空物理學家傑恩斯(Allison Jaynes)說。

除了清理輻射帶,這些技術也有其他用途。傑恩斯說,比如在太空船升空和降落地球經過輻射帶的過程中為其開道,清理出一條沒有輻射的通道讓載人太空器通過,減少宇航員接受的輻射。◇

責任編輯:朱涵儒

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