美国宇航局即将发射几枚火箭穿越阿拉斯加北极光

北极光的光芒经常被描述为“舞动”，因为它们的形状和亮度都在波动。在极光内部，产生极光的带电粒子也在舞动，科学家们仍在试图弄清楚这种运动究竟是如何形成的。

“光的舞动模式是否与电流不同？”洛根犹他州立大学空间气象研究员查尔斯·斯文森问道。“可见的极光非常动态，而且非常美丽——你可以看到在几分之一秒内发生的变化，几分钟后它就会在天空中爆发或消失。我们认为底层的电压和电流，即‘看不见的极光’，同样具有动态性，但我们并不清楚。”

斯文森是极光空间结构探测器 (ASSP) 的首席科学家，ASSP 是未来几周将发射到活跃极光的五枚亚轨道火箭之一。ASSP 背后的研究人员希望该项目能帮助他们更清楚地了解太阳辐射、天气和地球磁层如何相互影响以影响气候和全球通信。

“光的舞动模式与电流的舞动模式是否不同？”

极光是太阳带电粒子撞击地球大气中的氧和氮分子时产生的。太阳粒子的能量激发这些分子，使它们发出彩色光。（地球磁场将太阳粒子拖向磁北极和磁南极，这就是为什么极光通常只在这些区域附近可见的原因。）

斯文森说，美国宇航局已经使用火箭穿越极光约 30 年了，这些任务提出了一个根本问题。当火箭沿直线飞过极光时，仪器记录下了快速变化的电压和电流，但科学家不确定这些变化是发生在空间还是时间上，或者两者兼而有之。

这个问题无法通过一次测量得到解答。理想情况下，科学家会发射一组仪器，这些仪器可以悬浮在极光内部，静止不动，测量其随时间的变化。但由于反重力技术尚未发明，研究人员必须发挥创造力。这就是 ASSP 的作用所在。

从现在到 1 月 27 日之间的某个时间，当地球和太空的天气都适合时，ASSP 将从阿拉斯加的 Poker Flat 研究靶场发射一枚 70 英尺、11,000 磅的火箭。

ASSP 将飞越北极光，收集数据约 10 分钟，然后坠入北冰洋。在空中飞行时，火箭将使用空气炮（或团队喜欢称之为“南瓜碎块机”）发射六个咖啡罐大小的有效载荷。有效载荷将以高达每秒 131 英尺的速度抛出，当它们落到地面时，它们将不断记录周围环境中的电场、磁场和离子密度。

由于无法进行随时间推移的静态测量，火箭将改为发射有效载荷，这样它们就会在不同时间飞过完全相同的点，“就像串珠一样”，斯文森说。如果有效载荷在不同时间飞过同一点并测量不同的电压和电流，团队就会知道变化是时间上的。如果有效载荷在不同时间飞过同一点并且测量结果相同，他们就会知道变化是空间上的。

“南瓜炮”将以每秒 131 英尺的速度发射有效载荷

斯文森说，也可能是两者兼而有之。“当我们分解数据时，我们可能会发现最小的结构都是时间性的，而较大的结构大多是空间性的，至少在我们测量的尺度上是如此。”

虽然这个问题主要使那些想要准确模拟极光的科学家受益，但该任务也在研究极光如何影响大气中的热量分布，从而影响卫星通信。

当电子流过地球磁层时，大气的阻力会产生热量。热量使气体膨胀，这会使低地球轨道卫星的阻力增加 1,000% 或更多，有可能使它们偏离轨道。通过测量极光的温度和电流，ASSP 数据可以帮助预测太阳粒子何时何地加热大气。这反过来又使预测卫星轨道变得更加容易，这对有时需要卫星在特定时间位于特定位置的公司（和国防部门）很有帮助。

未来几周内启动的其他极光探索实验将有助于阐明太阳风暴如何导致臭氧层消耗，以及大气如何与极光混合。

更正，2015 年 1 月 16 日下午 1:40：本文之前的版本将火箭长度误报为 17 英尺，而实际长度为 70 英尺。我们对此错误深表遗憾。