科學(xué)家發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星上云層過濾器之謎的答案

2025-12-11 21:01:20 分類：休閑 閱讀(5238)

NIST科學(xué)家利用實(shí)驗(yàn)和建模來解釋為什么某些面向太陽的衛(wèi)星上的鋁過濾器隨著時(shí)間的推移變得神秘莫測。在新的現(xiàn)衛(wèi)星上NIST模型中，水蒸氣可能從儀器附近的云層長沙望城（大保健）上門服務(wù)電話vx《189-4143》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)熱毯中釋放出來。這項(xiàng)工作改進(jìn)了以前的過濾模型，以前的答案模型沒有考慮紫外線輻射的影響，因此預(yù)測的科學(xué)氧化物生長要少得多。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)衛(wèi)星上NIST團(tuán)隊(duì)建議未來的云層儀器包含一層碳來阻止鋁離子的移動(dòng)，并安裝阻止水蒸氣進(jìn)入的過濾管道。Credit: Sean Kelley/NIST
（神秘的答案地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Jennifer Lauren Lee, National Institute of Standards and Technology）：在一些面向太陽的衛(wèi)星上發(fā)生了一件神秘的事情，來自國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)和大氣與空間物理實(shí)驗(yàn)室(LASP)的科學(xué)科學(xué)家們正在研究這個(gè)問題。該團(tuán)隊(duì)一直試圖找出是現(xiàn)衛(wèi)星上什么遮蔽并損害了微小的薄金屬膜的性能，該膜在陽光進(jìn)入監(jiān)測太陽紫外線(UV)的云層探測器時(shí)過濾陽光。
這些探測器可以警告我們即將到來的過濾太陽風(fēng)暴——來自太陽表面的輻射爆發(fā)——可能會(huì)到達(dá)地球，暫時(shí)中斷通信或干擾GPS讀數(shù)。答案
去年，長沙望城（大保健）上門服務(wù)電話vx《189-4143》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)該團(tuán)隊(duì)推翻了流行的理論:這種云是衛(wèi)星上堆積的有機(jī)來源的碳在過濾器表面的積累。
現(xiàn)在，在一系列的三篇新論文中，來自NIST和LASP的同一個(gè)團(tuán)隊(duì)為他們認(rèn)為的真正的罪魁禍?zhǔn)滋岢隽藦?qiáng)有力的理由:水引起的氧化，加上來自太陽的紫外線，產(chǎn)生了一層厚厚的氧化鋁層——比以前認(rèn)為的可能厚得多——阻擋了入射的光線。
作為獎(jiǎng)勵(lì)，研究人員認(rèn)為他們已經(jīng)確定了水的來源:熱毯，用于控制航天器上儀器的溫度。這些信息可以幫助科學(xué)家改善依賴這種過濾器的未來衛(wèi)星的性能，也許可以通過添加硬件來限制過濾器暴露在隔熱層周圍的區(qū)域，或者通過使用不同的材料作為過濾器本身的一部分。
三篇論文中的第一篇發(fā)表在今天的《太陽物理學(xué)》雜志上。
“據(jù)我所知，我們是唯一的人看過濾器氧化由于暴露在紫外線下，”NIST的查爾斯塔里奧說。
NIST大學(xué)物理學(xué)家羅伯特·伯格說，證明水是造成這一問題的原因“有點(diǎn)像是一記組合拳”。“第一拳從物理上表明，這種涉及水的化學(xué)過程可能會(huì)導(dǎo)致類似于我們在衛(wèi)星上實(shí)際看到的情況。第二個(gè)要點(diǎn)是，一旦你建立了一個(gè)把一切都考慮在內(nèi)的理論模型，那么這些數(shù)字就會(huì)和我們在衛(wèi)星上看到的數(shù)字在數(shù)量上吻合。
“把一切放在一起，我深信不疑，”伯格說。"水是過濾器退化的原因."
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太陽產(chǎn)生的大多數(shù)光都是可見的，范圍從波長約為750納米(納米，十億分之一米)的紅光到波長約為400納米的紫光。在其他波長中，太陽也發(fā)出相對少量的極紫外(EUV)光，這種光從100納米延伸到10納米，這種波長對人眼來說太短了。
雖然很小，但EUV信號(hào)很有用，因?yàn)樗c太陽耀斑一起出現(xiàn)尖峰，可能會(huì)中斷地球上的通信或?qū)е翯PS出現(xiàn)問題。在更具破壞性的現(xiàn)象(如日冕物質(zhì)拋射)到達(dá)地球之前，EUV信號(hào)還可以提前幾個(gè)小時(shí)甚至幾天提醒科學(xué)家。這些帶電粒子爆炸會(huì)使電線過載，或者增加機(jī)組人員和乘客的輻射暴露。
面向太陽的空間探測器上的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備是鋁過濾器，每個(gè)都比郵票小，可以阻擋除17納米和80納米波長之間的EUV光以外的所有光。
雖然它們在太空中開始了它們的生活，在它們的范圍內(nèi)傳輸大量的EUV光，但在短短幾年內(nèi)，它們可能會(huì)失去大量的傳輸能力。例如，一個(gè)過濾器可以讓50%的30納米EUV光通過檢測器。這個(gè)數(shù)字可能會(huì)在一年內(nèi)下降到25%，五年內(nèi)下降到10%。
科學(xué)家認(rèn)為，一定是某種未知物質(zhì)在生長或沉積在過濾器上，導(dǎo)致它們在短短幾個(gè)月內(nèi)變暗，并限制了進(jìn)入探測器的光量。最主要的理論是，碳從儀器本身排出，沉積在過濾器上。
當(dāng)NIST和LASP的工作人員去年反駁這一說法時(shí)，他們將注意力轉(zhuǎn)向了他們認(rèn)為更有可能的解釋:氧化過程，其中水分子(H2O)中的氧原子與過濾器本身(Al)中的鋁原子結(jié)合，形成一層模糊的氧化鋁(Al2O3)。(順便說一句，地球上所有的鋁物體，從汽水罐到煎鍋，都天然地覆蓋著一層薄薄的氧化鋁。)
科學(xué)家們已經(jīng)知道，在有水的情況下，將鋁表面暴露在紫外線下，可以在自然形成的氧化層之外生長出額外的氧化層。但是沒有現(xiàn)有的理論可以解釋氧化鋁是如何變得足夠厚從而導(dǎo)致這種渾濁問題的。
研究人員決定徹底探索水的存在如何影響過濾器，以確定到底發(fā)生了什么。
沖浪了
NIST的研究人員想在一個(gè)可控的環(huán)境中測試他們的水理論:一臺(tái)能有效讓他們創(chuàng)造太空天氣的機(jī)器。該設(shè)備被稱為NIST同步加速器紫外輻射設(shè)備(SURF)，是一個(gè)房間大小的粒子加速器，使用強(qiáng)大的磁鐵在環(huán)中移動(dòng)電子。這種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生EUV光，可以通過專門的鏡子轉(zhuǎn)向，撞擊目標(biāo)，如正在測試的衛(wèi)星濾波器。
盡管將他們的樣品過濾器暴露在實(shí)驗(yàn)室制造的紫外光下長達(dá)20天，他們還是無法生長出足夠厚的氧化層來解釋真實(shí)空間過濾器的混濁。但是氧化層仍然比公認(rèn)理論預(yù)測的要厚得多。
研究人員認(rèn)為，如果進(jìn)一步暴露，他們將達(dá)到所需的厚度。他們還預(yù)計(jì)，樣品過濾器必須暴露在SURF光束中約10個(gè)月，才能達(dá)到與實(shí)際空間中的過濾器相同的氧化層厚度。

NIST的模型(黑色虛線)預(yù)測的氧化物生長與兩個(gè)面向太陽的探測器上的鋁過濾器上看到的實(shí)際氧化物生長完全匹配，這兩個(gè)探測器稱為MEGS-A(紅色)和ESP(藍(lán)色)，都位于太空中的太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)(SDO)上。這兩個(gè)探測器上的過濾器多年來一直受到神秘的云問題的影響。Credit: National Institute of Standards and Technology
采取不同的策略，該團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了建模研究。完成的模型幾乎完全符合天文學(xué)家在太空中看到的真實(shí)鋁過濾器。
新模型成功的一個(gè)關(guān)鍵是，它解釋了電子在鋁過濾器中傳播時(shí)會(huì)散射的事實(shí)。這種散射減緩了它們的進(jìn)程，從而影響了氧化物生長的動(dòng)力學(xué)。
“這是第一個(gè)考慮散射電子的模型，它使用的參數(shù)與文獻(xiàn)中對化學(xué)反應(yīng)每個(gè)步驟的預(yù)期一致，”Berg說。
加水就行了
然而，為了讓模型起作用，一個(gè)關(guān)鍵的信息被遺漏了:一個(gè)重要的水源，它可能是這個(gè)反應(yīng)的養(yǎng)料。
“它必須能夠以合理的恒定速率連續(xù)五年排放水分，”塔里奧說。“這讓博比[伯格]開始尋找，這到底是什么？有什么合適的來源？他找到了。”
伯格總結(jié)說，最有可能的來源是保溫毯。這些是由一種叫做聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的塑料制成的，這種塑料可以捕捉地球上的水分。對于大多數(shù)設(shè)備來說，這種水通常不是問題。
“很難想象還有什么東西能容納如此多的水，”伯格說。
研究人員希望，未來的工作可能包括測試過濾器的不同材料，這些材料在相關(guān)波長下仍然是透明的，但不容易氧化。