一个环形 “火环”日食 总是令人着迷。今年，恰逢其时，为万圣节增添气氛，10 月 14 日的太阳奇观 将穿过西半球，从俄勒冈州、德克萨斯州、中美洲、哥伦比亚和巴西北部，划出一道近乎黑暗的路径。
日食不仅仅是情感上的触动。太阳日食发生时，会在地球 电离层 中产生一系列带电粒子扰动波——这是上层大气中对无线电频率通信起着重要作用的层。在这里，被加热的带电离子和电子在包裹着地球的等离子体“汤”中旋转。
为了解日食对这种等离子体的影响，NASA 的科学家们正计划发射一系列 60 英尺高的火箭，在源头收集信息。
电离层位于 地球表面上方 60-300 公里 处，大约是 37-190 英里。太空和大气仪器实验室主任、即将进行的 NASA 探空火箭任务“日食路径周围大气扰动”（APEP）的主要研究员 Aroh Barjatya 表示：“在 50 至 300 公里之间就地进行研究的唯一方法就是通过火箭。” 就地研究，他的意思是字面意义上的身临其境。
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他补充说：“飞行在 400 公里处的卫星可以向下看，但它们无法测量电离层中部。只能进行遥感。” “地面测量也是遥感。”火箭是一种相对低成本的直接进入电离层的方法。
除了火箭，团队还将发射高空气球，每 20 分钟测量一次天气。这些气球将覆盖地面以上的前 100,000 英尺，约合 19 英里。然后是重头戏：三枚装有商用和军用剩余固体推进剂火箭发动机的探空火箭。这三枚火箭旨在提供随时间变化的电离层视图，并将从新墨西哥州白沙设施的一个发射场直接射入日食的阴影中。其中一枚火箭将在日食前发射，一枚在日食期间发射，一枚在日食后发射。由于它们是探空火箭，它们会上升到目标高度，然后返回，这意味着它们配备了降落伞回收系统。
NASA GSFC 沃洛普斯飞行设施探空火箭计划办公室副主任 Max King 解释说：“如果你想到一个大型轨道飞行器将卫星送入太空，当它们进入太空时，它们将达到每小时 14,000 英里。所以它们将达到轨道逃逸速度并将有效载荷送入轨道，并且它将在那里停留很长时间。” “我们称我们的为亚轨道。所以它们会上升，但当我们进入太空时，我们已经减速到零，然后开始落回大气层。在那条弯曲的轨迹上，我们在 [电离层] 中有大约 10 分钟的时间可以进行测量和科学研究。”
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十分钟可能听起来不长。但是，在这段时间内可以收集到 大量数据。当火箭到达电离层时，静电探头会弹出，测量等离子体温度、密度以及周围的电场和磁场。有一个遥测系统可以持续将数据发送回地面。
该任务的主要目标是研究日食期间可能影响无线电频率通信的等离子体动力学。任何意外的湍流都可能干扰到卫星、GPS、业余无线电爱好者或军方使用的地平线外雷达的信号。Barjatya 说：“电离层是反射无线电频率的东西，所有的空间通信都通过电离层。”
10 月任务之后，他们将在沙漠中寻找火箭的坠落部件，并在 2024 年 4 月的下一次日食期间翻新剩余部分，以便对日食效应进行进一步研究，距离直接路径稍远一些。获取更多关于当太阳突然被遮挡时电离层发生变化的信息，将有助于研究人员了解哪些无线电频率会受到影响，以及干扰的范围有多大。这将使模型能够更好地为未来的潜在干扰做好准备。
NASA 在日食期间发射了相当多的火箭。NASA 上一次大型活动是在 1970 年，当时他们在 15 分钟内发射了 25 枚火箭。Barjatya 说：“1970 年的日食正好经过沃洛普斯设施（弗吉尼亚州）。” 但当时的火箭大多是气象火箭。今天的火箭每枚都装有四个装有科学仪器的小型有效载荷。“一枚火箭的发射能同时给我五次测量，”他补充道。“所以今天的一枚火箭相当于 1970 年的五枚火箭。”
这些火箭并非专门用于在日食期间观察天空。事实上，NASA 每年在全球约 20 个任务中使用它们。“我们去科学所在的地方，”King 说。 探空火箭 可用于发射望远镜来观测天体、超新星、星团，甚至我们太阳发出的耀斑和辐射。
北美的主要发射场在弗吉尼亚州的沃洛普斯设施和新墨西哥州的白沙设施。在美国以外，挪威也是一个重要的发射场。在那里，科学家们正在使用它们来观测北极光和其他极光现象。或者，它们也可以用来一窥被称为 尖区 的地方，这是天空中离近地空间最近的入口。“尖区是磁力线汇聚到同一点的地方，”King 指出。“真正研究它的唯一方法就是发射一枚火箭穿过它。”
该机构将进行发射的直播，您可以在 此处 观看。
