科学家开发出无需离开地面即可测量太空天气的低成本系统

日本名古屋大学空间地球环境研究所(ISEE)的一个研究小组使用爱知钢铁公司制造的传感器构建了磁阻抗传感器磁强计(MIM)，用于测量地球地磁场的变化。

由于地磁波动与外层空间发生的现象密切相关，高层大气物理学和空间物理学的研究人员可以使用MIM在地面上确定空间天气状况，而无需使用卫星。他们在地球物理研究杂志：空间物理学中报告了结果。

“近年来，私人太空旅行变得越来越普遍。此外，已经启动了日本-美国-欧盟在月球轨道上建造空间站的联合门户项目，”主要作者MasahitoNosé解释说。“因此，我们需要更多的实时太空天气信息，以了解太空中正在发生的事情，以确保航天器的安全和维护。”

尽管人们常常把太空想象成真空，但它充满了太空等离子体，由保持在热气体中的带电粒子组成。当这些粒子与地球磁场相互作用时，它们会引起“太空天气”效应，例如地磁风暴或太空极光，这些效应会影响卫星、空间站和宇航员。尽管监测太空天气很重要，但设备很难留在太空中并持续监测太空环境。

另一方面，太空中发生的环境变化可以从地面观察到，因为它们是以电磁波的形式沿着地球磁场传播的。不幸的是，进行此类观测的标准方法并不总是有效，因为有必要捕获微弱的磁场波动，通常是地球磁场大小的一小部分。

ISEE副教授Nosé与AichiSteelCorporation合作，开发了一种低成本系统，利用1993年在名古屋大学发现的磁阻抗(MI)效应来测量地球磁场。虽然AichiSteelCorporation传感器最初只测量地磁场的交流分量，但研究人员在MI传感器中实现了磁通量锁定环路以扩展测量范围。

新开发的MIM适用于观测太阳风动压增强产生的风暴和长周期地磁脉动等现象。它还重量轻、能效高且相对便宜。这将使构建多点观测网络变得更加容易，从而可以加快空间环境监测和空间天气研究。

诺塞在日本京都附近的峰山天文台安装了MIM进行了为期一个月的连续观测，用于实验性野外观测。虽然微弱的地磁波动很难捕捉到，但他确定了那些大约是地球磁场大小的十分之一。

“太空中发生的各种现象以电磁波的形式沿着地球磁场在等离子体中传播，在地面上引起微弱的地磁波动。因此，使用本研究开发的磁传感器，可以调查发生在太空中的现象。不离开地面的空间，”Nosé解释道。

“这些地磁波动反映了空间中与极光的产生、空间等离子体的重量和密度等现象相关的电磁能量。我们期望详细的分析将导致空间环境实时监测的发展以及空间天气研究的进步。”