美科学家实验清理高空核辐射

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【大纪元2019年12月31日讯】(大纪元记者张妮编译)美国在进行至少三个清理高空辐射带的实验。一个已经在轨道上,另外两个计划于2021年启动,目标搜集资料如何释放地球磁场环绕辐射带中困住的高能电子。

高空核试验对辐射带的影响

美国1962年7月9日的海星一号(Starfish Prime)核试验,在400公里高空引爆了一枚140万吨的核弹。美国当时认为卫星的轨道与核弹有着安全距离,可是在试验结束几个月后,卫星一颗颗接连出现问题,包括世界第一颗通信卫星电星(Telstar)。

科学家才意识到,原来被困在地球的磁场中的来自放射性残骸的高能电子,带来了他们没有预料到的后果——不断破坏卫星的电子部件和太阳能板。

虽然冷战期之后,美国和俄罗斯都停止了核试验,但是国际社会担心朝鲜不一定遵守这一规则。一来他们拥有核武器,二来他们目前在轨道上没有任何一颗可用的卫星!

模仿极光原理

新西兰奥塔哥大学(University of Otago)的太空物理学家罗杰(Craig Rodger)告诉《科学杂志》(Science Magazine),其实大自然就有这种清理辐射的过程:比如来自深空或闪电的电波会将位于范艾伦辐射带内的高能电子击落至地球的上层大气,使其失去能量,通常产生极光这一自然现象。

罗杰说,核试验导致辐射带中电子的数量是范艾伦辐射带内的几百万倍,自然过程不足以清除这样大量的辐射。因此科学家在考虑人为干预。

地面发射电波清理

一些研究者考虑从地面向辐射带发射无线电波进行清除。物理学家已经用美国海军的低频天线塔进行了测试。另外阿拉斯加的“高频主动极光研究计划”(High-frequency Active Auroral Research Program),和波多黎各的阿雷西博天文台的大天线也是候选的对象。

也有人认为发射一个绕行地球的太空器,在更靠近目标辐射带的地方进行清扫工作将更有效。目前有一个类似的设备在研究可行性。2019年6月,美国空军发射了一部DSX偶极天线,号称是“漂浮在太空中最大的人造物体”,有一块美式足球场那么长。这个设备搭载的仪器在测量从范艾伦辐射带被电波击落的粒子的情况。

送电波发射器升空

另一个洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)和美国宇航局(NASA)戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的合作组在规划第二个实验。他们计划于2021年4月发射一部体积较小的低频电波发射器升空检验其清除辐射的能力。

该实验的负责人里夫斯(Geoff Reeves)说,他们希望小巧的设备比巨大的天线效果好,如果可行,他们将增大功率。

在空中造出磁控管

第三个实验听上去更加雄心勃勃:美国海军研究实验室计划于2021年夏季发射一枚火箭,将1.5千克钡原子注入电离层。被阳光电离后,钡原子将成为一个发射电波的移动环形等离子体——形成一个太空中的磁控管(微波炉中产生微波的装置)。

人为干预清理的风险

科学家将考察这些措施哪种最有效,不过这些措施也有风险。比如,大型的清理设备可能会向上层大气一次性倾注大量高能粒子,导致类似太阳能量爆发造成的地磁风暴,会干扰飞机的导航和通讯。

还可能产生大量氮氧化物和氢氧化物,有破坏臭氧层的风险。

“我们不知道后果有多严重。”美国爱荷华大学(University of Iowa)的太空物理学家杰恩斯(Allison Jaynes)说。

除了清理辐射带,这些技术也有其他用途。杰恩斯说,比如在太空船升空和降落地球经过辐射带的过程中为其开道,清理出一条没有辐射的通道让载人太空器通过,减少宇航员接受的辐射。◇

责任编辑:朱涵儒

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