绘制地球磁场的任务准备就绪

三颗欧洲卫星正准备明天从俄罗斯的普列谢茨克航天发射场发射，以前所未有的细节研究地球磁场。这项耗资2.96亿美元的任务，被称为“蜂群”，将绘制至少四年的磁层图。

欧洲航天局（ESA）的任务负责人正在焦急地等待发射——由于俄罗斯火箭上级的问题，发射被推迟了两次。2009年，一枚“轰鸣”号火箭将两颗欧洲航天局的地球观测卫星——GOCE（重力场和稳态海洋环流探测器）和SMOS（土壤湿度和海洋盐度）安全送入轨道。但在2005年，欧洲航天局的冰观测卫星CryoSat卫星在“轰鸣”号运载火箭未能进入轨道后坠入北冰洋。格林威治时间12时02分，俄罗斯“轰鸣”号运载火箭计划起飞，将三颗相同的卫星送入极地轨道。如果一切按计划进行，两颗航天器将以450公里的初始高度并排绕地球运行。第三颗卫星将高70公里飞行，倾角略有不同。

将三颗卫星（每颗长9米，发射时重473公斤）安装在单个运载火箭上，带来了额外的挑战。“确实有一些担忧，”蜂群的任务经理鲁恩·弗洛伯哈根说。

上周，两名俄罗斯工人在普列谢茨克发射场清洁油箱时丧生。弗洛伯哈根说，这起事故与蜂群的发射准备工作无关。

场效应如果“轰鸣”号按计划起飞，仍然需要在太空中进行一些精细的操作，以将三颗卫星推到正确的位置。经过三个月的调试阶段后，三颗卫星将开始独立测量地球及其周围的各种电流。

场效应

该卫星星座配备了灵敏的磁场和电场监测器，将提供迄今为止最详细的、不断变化的磁场调查，该磁场有助于保护地球免受太阳带电粒子的冲击。

该任务的主要目标是将地球的地磁场与太阳带电粒子在最上层磁层中感应的磁场分开。“一个人的信号是另一个人的噪声，”弗洛伯哈根说。

“该卫星星座将使我们能够同时观测地球的白天和黑夜，”蜂群任务咨询小组主席埃吉尔·弗里斯-克里斯滕森说。“因此，我们可以区分来自太阳的信号和来自地球地核、地幔和地壳的信号。”

较低的一对卫星在同时测量中产生的微小差异将揭示地球上地壳中磁化岩石的位置。“如果这对卫星飞过一个大型铁矿，我们预计会看到磁信号，”弗里斯-克里斯滕森说。他说，以高分辨率绘制地壳“磁化”图将有助于表征地质省份并识别矿物和矿床。

蜂群还将帮助科学家了解地磁场是如何随时间演变的。地磁北极和南极一直在移动，而且每隔几十万年，两极就会翻转，这样指南针就会指向南方而不是北方。此外，自1840年左右开始地面测量以来，地磁场的强度已经下降了10-15%。

也许这种下降只不过是一种磁“震荡”。但也可能是迫在眉睫的地磁场反转的前奏。地球物理学家从对火山岩的分析中得知——火山岩记录了熔岩凝固时的磁场方向——地球的极性上一次翻转大约发生在78万年前。“如果你愿意，可以说反转已经逾期了，”弗里斯-克里斯滕森说。

他说，这种减弱可能是行星外核中变化的电流和涡流的结果，外核是缓慢地围绕固体内核旋转的熔铁“海洋”。英国利物浦大学的地球物理学家理查德·霍尔姆说，蜂群的数据应该有助于改进这些电流的计算机模型，并提供关于地磁场演变的更明智的预测。

“地球的磁场仍然是一个谜，”他说。“蜂群可以阐明许多问题，它将为以前的数据和历史记录打开一个全新的窗口。”