赫尔墨斯将成为NASA用于监测太阳活动的小型气象站

为了揭开太空天气背后的秘密,该任务将监测电磁场、亚原子粒子和太阳耀斑。
a satellite with solar panels and scientific instruments orbits in space with the moon in the background
艺术家概念图,展示了“网关”能源和推进组件(PPE)以及“栖息地和后勤站”(HALO)在绕月轨道运行。图像右侧的金色盒子描绘了 HERMES 有效载荷。ERSA 有效载荷是其正下方的银色盒子。NASA

“网关”(Gateway)是 NASA 的一个载人月球前哨站,宇航员将在那里绕月生活和工作,该空间站将于未来十年内发射升空。它将有助于进行深入的科学操作,这对于人类持续探索深空至关重要。  

其中一项名为“赫尔墨斯”(Hermes)的任务(Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite,日球层环境和辐射测量实验套件)最近通过了一项关键任务审查,NASA 科学家们现在将进入任务设计的最终确定阶段。 

“赫尔墨斯将是‘阿尔忒弥斯’任务和 NASA 在月球上建立永久存在的关键组成部分,”NASA 的赫尔墨斯项目执行官 Jamie Favors 在 1 月 30 日的一份新闻稿中说。赫尔墨斯项目执行官 Jamie Favors 于 1 月 30 日在一份新闻稿中说道。 

赫尔墨斯由 NASA 的戈达德太空飞行中心建造,赫尔墨斯是两个微型天气站之一,将专注于日球层(太阳的研究)来监测太空天气。该任务将研究太阳产生的动态条件,例如可能对任务仪器和人类活动造成损害的日冕物质抛射(CMEs)。

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该空间站将由四个专用仪器组成,这些仪器将安装在一个平台上。其中一个名为 Nemisis(Noise Eliminating Magnetometer Instrument in a Small Integrated System,小型集成系统中消除噪声的磁力计仪器)的仪器将测量“网关”周围的磁场。 

通过这项任务更好地掌握太空天气现象将有助于为未来的载人探险做准备。“就人类探索而言,太空天气实际上就是辐射环境,”赫尔墨斯任务的项目科学家William Paterson说。 

数十年来,科学家们一直在小型科学航天器上测量太空天气波动,但赫尔墨斯将是首个在载人任务中监测系统,在地球磁场外收集数据——地球磁场起着辐射屏蔽的作用。这个磁场延伸到太空约 60,000 英里,保护宇航员和国际空间站免受太阳耀斑和其他银河宇宙射线事件喷射出的有害辐射。

但是,当月球围绕地球运行时,它会进出地球的磁尾——磁场的一部分,该部分会被太阳辐射向后吹拂。为了到达那里,赫尔墨斯将不得不飞越范艾伦辐射带——被地球磁场捕获的大量高能带电粒子。在低地球轨道,宇航员通常不受这些辐射带的影响,但如果他们飞到更高的海拔,这种辐射在很长一段时间内可能致命。 

“网关”将花费其四分之一的时间在此保护屏蔽内,为研究人员提供了研究和直接测量太阳辐射的难得机会。发射后,大约需要一年时间赫尔墨斯才能进入正确的位置开始其任务,如果旅程按计划进行,该任务将在太阳当前太阳周期达到顶峰后不久进行。 

“看着来自太阳的活动,这将是开始执行我们任务的绝佳时机,”Paterson 说。

在另一个独立的载荷中,“网关”还将搭载赫尔墨斯的“姊妹”有效载荷——ERSA,即欧洲辐射传感器阵列(European Radiation Sensors Array)。赫尔墨斯(Hermes)和 ERSA 都以希腊神话中女神阿尔忒弥斯的两位同父异母的兄弟姐妹的名字命名。 

虽然赫尔墨斯(Hermes)的测量数据将用于确保宇航员的安全,但其数据主要是科学性的。另一方面,欧洲航天局 ERSA 的主要重点将是研究太阳风辐射如何影响宇航员及其设备。  

这些空间站每天发送回来的数据将有助于更清晰地描绘出太空天气在我们整个太阳系中的运作方式。随着人类向在其他行星上或附近创建宜居环境迈进,了解这些信息尤为重要。 

“我们认为这是一个探路者,有助于建立我们认为未来支持探索所需的能力,”Paterson 说。 

赫尔墨斯距离定于 2024 年底的预定发射还有很长的路要走,这为任务进行测试和更改提供了充足的时间。但 Paterson 对即将收集到的数据充满期待。 

由于日球层的大部分研究通常是孤立进行的,Paterson 有兴趣看到该项目能够扩展人类对我们恒星的独特动力学如何影响太阳系其余部分的认识。 

“我认为我们将能够从‘网关’上做非常出色的科学研究,”他说。“在弄清楚如何应对其中一些挑战方面将有一个学习过程,但我们非常有信心。”

 

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Tatyana Woodall

科学特约撰稿人

Tatyana Woodall是Popular Science的常驻撰稿人。她居住在俄亥俄州,对科学技术如何在日常生活中交织在一起非常感兴趣。


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