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科學家發現南大西洋異常區域,航天器經過大西洋上空時頻繁失靈

多年來,人類往太空發射了大量的

航天器

,但是這些航天器在經過大西洋上空時頻繁失靈,

科學家

很快意識到這絕不簡單。電子產品的輻射對人類來說是無色、無味、無嗅的敵人。由於地球磁場的影響導致了一個奇怪的現象,一個被稱為南大西洋異常的區域經常使軌道飛行器無端的失去訊號從而造成故障,美國的NASA稱這個區域可能存在高度危險的粒子,這個區域也被NASA稱為SAA即高度危險的地區。多年來,美國宇航局(NASA)負責維修了幾次航天器故障,但是沒有人能夠說清導致飛行器故障的原因,為此NASA甚至規定了當宇航員返回地球進入南大西洋區域(SAA)時要進入戰時狀態。

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近些年來地球周圍的軌道上佈滿了人類的飛行器,NASA知道這意味著什麼?由於地球磁場擁有自我修復的功能,這被稱為地球發電機。當熔化的鐵在地球的外核周圍晃動時,它會產生巨大的電流,反過來又創造並加強了磁場。地球磁場向太空延伸了幾萬英里,磁場與帶電粒子相互作用的區域稱為磁層。磁層透過使太陽風和宇宙射線發生偏轉來保護地球上的生命,否則這些射線會帶走大部分的大氣,以及其他有害物質。但並不是所有的入射粒子都被偏轉。有些粒子反而被困在兩個甜甜圈狀的區域,這個區域被稱為範艾倫輻射帶。

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兩個範艾倫輻射帶的內部位於距地球表面約400英里(645公里)的地方。但是範艾倫輻射帶是圍繞地球的磁軸對稱分佈的,磁軸與地球的旋轉軸並不完全一致。其結果是:在全球範圍內,範艾倫輻射帶與地球表面的距離是不同的。SAA是範艾倫輻射帶內部最接近地球外側的區域。這個區域距地表僅120英里(190公里)。在這個高度,低地球軌道上的航天器可能會週期性地穿過SAA,使飛船以及在載人飛行任務中的宇航員暴露於大量被困的高能粒子中,這些高能粒子具有破壞性的輻射劑量。

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來自SAA的輻射無疑影響了航天器,有時會導致它們的毀滅。一個值得注意的現象是日本宇宙航空研究開發機構的X射線天文衛星。它也被稱為仁美,於2016年2月被髮射到獅子座,用於研究來自整個宇宙極端過程的高能X射線。但日本宇宙航空研究開發機構在同年3月26日失去了與該衛星的所有聯絡。不久之後,美國聯合太空作戰中心公開證實,它曾看到仁美至少被分成五塊。而其中最大的一塊正在翻滾,最終被粉碎成更多的碎片直至消失。花了超過2。7億美元的仁美對日本來說是一個難以估量的損失。

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雖然導致損失的問題的確切細節仍有爭議,但據瞭解,仁美的星跡跟蹤器提供的訊號表明它是如何在太空中定向的,它在飛船飛越SAA時多次遇到問題。這可能是輻射對這個系統的破壞最終導致飛船自轉至死,飛船自身旋轉過快,它試圖糾正實際上不存在的位置問題從而引起故障。同樣,在2007年,基於衛星的電話和資料通訊公司經歷了第一代衛星的損失。同樣,損失據說與電子元器件在透過SAA時因輻射損壞而退化有關。也不僅僅是衛星有問題。太空實驗室、國際空間站、太空梭、甚至SpaceX的“龍”飛船上的計算機和儀器在透過SAA時都經歷過故障或其他問題。

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SAA的高輻射水平也會讓宇航員處於危險之中嗎?因為國際空間站偶爾會穿過SAA,所以它的構造有足夠的輻射遮蔽,從而保護宇航員免受傷害。雖然現在已經退役的太空梭有時也會經過SAA,但太空梭停留的時間非常短暫從而規避風險。儘管如此,考慮到如果宇航員直接暴露於SAA,他們可能會受到很高的輻射。隨著科學家和工程師在處理經過SAA和建造航天器方面積累了大量的經驗,他們已經制定了應對高能粒子可能造成的潛在損害的策略。工程師可以增加更多的輻射遮蔽,儘管這通常會增加航天器的重量,從而增加發射成本。

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被稱為自退火砷化鎵電路晶片的半導體更能抵抗輻射損傷。簡單地將精密的電子元件放在航天器內部更深的地方,在那裡它們被其他密度更大、更堅固的元件包圍,從而提供了額外的保護。有一件事是明確的:航天器在經過南大西洋上空時頻繁失靈對於我們來說是一個考驗,因為現在隨著考察的進一步推進,南大西洋有著不同尋常的東西,這讓科學家意識到事情的不簡單。

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