范艾伦探测器准备进入地球大气层 15年后将毁灭

　　根据美国宇航局(NASA)的计划，其范艾伦探测器(Van Allen Probes)——两艘用来研究环绕地球的范艾伦辐射带的自动控制太空船将进入地球大气层，将在15年后毁灭。

　　为了防止这两艘航天器成为航行危险，设计并建造这些航天器的约翰斯⋅霍普金斯应用物理实验室(APL)的研究人员于2月份通过一系列推进器演习，将它们置于轨道上。该探测器将于2034年左右毁灭。

　　2012年8月23日，探测器从佛罗里达的卡纳维尔角空军基地发射升空，其原名为辐射带风暴探测器(Radiation Belt Storm Probes)。最初的任务是花两年时间研究的范艾伦辐射带。环绕地球，保护我们免受宇宙辐射。然而，近七年之后，无人卫星仍然很强大，任务控制中心必须安排对其进行必要的轨道修正。

　　范艾伦辐射带1958年被美国的第一颗人造卫星“探险者1号”(EXPLORER-I)探测到，并以发现者物理学家詹姆斯⋅范艾伦的名字命名，这两条辐射带是由太阳与地球磁场的相互作用产生的。当发生这种情况时，带电的质子和电子像磁铁周围的铁屑一样被捕获在磁场中，形成致命辐射区域。

　　这些磁场保护地球免受来自太空的辐射，但它们对于宇航员和无人驾驶飞行器来说都是禁区。而范艾伦探测器专门设计用于穿越安全带而不会被辐射破坏。这涉及屏蔽电子设备以防止电荷的积累和一般的加强，这使得飞行器能够充当飞行实验室来理解辐射对电子设备的影响。

　　“设计航天器和仪器以抵御非常恶劣的辐射环境是范艾伦探测器在设计和开发过程中面临的最严峻挑战，”2007年至2012年APL项目经理Rick Fitzgerald说道。“辐射会对电子设备造成损害，导致不稳定的行为或彻底的失败。我们通过严格的设计审查程序，仔细选择电子零件以及广泛的零件和材料测试来降低失败的风险。”

　　由于这种强化，范艾伦探测器不仅延长了使用寿命，而且还继续发送大量数据。

　　“在过去六年半的时间里，范艾伦探测器在磁层周围测量了100多次地磁暴”，APL项目科学家Sasha Ukhorskiy说道。“范艾伦探测器验证并量化了之前认为的理论，发现了可以塑造近地高能粒子群的新机制，并使用了独特的仪器来揭示以前传感器几乎看不见的意外特征。”

　　这种成功的缺点是探测器在推进器推进剂上运行不足，这意味着最终任务控制将不再能够命令该对进行轨道校正。NASA的规定现在要求所有航天器在其任务结束后的25年内从低地球轨道移除。

　　尽管范艾伦探测任务仍在继续，但上个月的轨道变化将使航天器在掠过地球大气层的外围时处于一个不断变窄的轨道上。这需要在一年中的特定时间在轨道上的特定点处发射推进器。在那之后，物理定律接管，直到它们的轨道自然衰变并且工艺在大气中燃烧。

　　“当卫星处于远离地球的轨道点或者所谓的远地点时，我们需要进行机动，”范艾伦探测器任务设计师Justin Atchison说。“理想情况下，我们可以在内完成一次机动的所有轨道变换。但是，我们受到推进器能力的限制，推进器通常仅用于非常小的机动以略微调整轨道或因此我们必须将机动分成更小的部分来实现目标。”