太空探索：天文研究解决了关于太空中“杀手电子”的争论？
加州大学洛杉矶分校领导的国际研究团队的新发现回答了关于我们太空环境的基本问题，并将帮助科学家开发保护有价值的电信和导航卫星的方法。该研究发表在Nature Communications杂志上。
探险家1物理学家詹姆斯范艾伦在1958年发现太空具有放射性，这是利用第一颗飞往太空的美国卫星的测量结果。地球周围环绕着两个环形的高电荷粒子辐射环 - 一个高能电子和正离子的内环和一个高能电子的外环 - 现在被称为范艾伦辐射带。接近光速的飞行中，带状物中的高能粒子为太空中的卫星和人类创造了恶劣的环境。
近年来，人们对理解范艾伦带有很多科学兴趣。现在，新技术要求电信卫星在这些带中花费大量时间，并且GPS卫星在带的中心运行。根据加州大学洛杉矶分校学院地球，行星和空间科学研究地球物理学家，国际团队成员Yuri Shprits的说法，随着空间电子尺寸越来越小，卫星越来越容易受到太空辐射的影响。
对航天器最危险的粒子被称为相对论和超相对论电子。Shprits说，超相对论或“杀手电子”特别危险，可以穿透太空中受保护最多且价值最高的卫星。他补充说，虽然可以保护卫星不受相对论粒子的影响，但实际上不可能屏蔽超相对论粒子。
自Van Allen发现太空辐射以来，了解这些粒子的动力学一直是科学家面临的主要挑战。自20世纪60年代后期以来，科学家们已经做了许多观察，试图了解范艾伦带电子的损失。
提出的理论之一是通过电磁离子回旋波将粒子散射到大气中。这些波是通过注入比电子重的离子并产生大量能量而产生的。这些波可能会将电子散射到大气中。直到最近，这仍然是最有可能失去电子的候选者。
2006年，Shprits及其同事提出了另一种机制。他们认为超过99％的颗粒突然丢失，因为电子扩散到行星际空间，不再被地球的磁场所困。该团队进行了额外的研究，为该机制提供了更多证据。
科学家对相对论能量下大量电子的模拟似乎偏爱这种机制，并不需要通过电磁离子回旋波来散射电子。然而，仍然不清楚在风暴期间哪种机制起作用或占主导地位，以及哪种机制解释了空间环境中最显着的电子丢失。
颗粒的损失很难确定。在风暴期间，两种类型的损失机制都会加剧，使得难以区分这两种机制。
幸运的是，科学家们将几个因素结合起来帮助他们解决争端。2013年1月的范艾伦带风暴使研究人员能够使用探测器来测量粒子的分布和方向。在带中的不同位置发现了最强烈的相对论和超相对论电子。超相对论粒子位于磁层深处（并且不受磁层顶的电子损失的影响，磁层顶是地球磁场和太阳风之间的边界）。
研究人员的详细测量 - 包括粒子速度，速度方向和径向分布 - 都表明波浪确实将粒子散射到大气中，但只影响超相对论电子，而不是相对论粒子。
“我们的研究结果解决了一个关于我们太空环境的基本科学问题，可能有助于开发清除辐射带免受有害辐射的方法，并使地球周围的环境对卫星更友好，”Shprits说。他是四月任务的主要调查员，其中一个装有加州大学洛杉矶分校建造的仪器的卫星从西伯利亚的Vostochny发射。预计这项工作将为全世界的科学家提供空间辐射测量和未来几年的空间科学研究。
