（神秘的美國(guó)枚探地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（Desiree Apodaca）：美國(guó)國(guó)家航空航天局將在2024年4月8日日全食期間發(fā)射三枚探空火箭，研究當(dāng)太陽(yáng)光在地球的航空航天一部分上空短暫變暗時(shí)，地球高層大氣是局將箭如何受到影響的。
日食路徑周?chē)哪暝麓髿鈹_動(dòng)（APEP）探測(cè)火箭將從美國(guó)國(guó)家航空航天局位于弗吉尼亞州的沃洛普斯飛行設(shè)施發(fā)射，以研究月球日食時(shí)電離層中產(chǎn)生的日日擾動(dòng)。探空火箭此前曾在2023年10月的全食期間日環(huán)食期間從新墨西哥州的白沙試驗(yàn)設(shè)施發(fā)射并成功回收。它們已經(jīng)用新儀器進(jìn)行了翻新，發(fā)射并將于2024年4月重新推出。空火該任務(wù)由佛羅里達(dá)州Embry Riddle航空大學(xué)工程物理學(xué)教授Aroh Barjatya領(lǐng)導(dǎo)，美國(guó)枚探他在該大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)空間和大氣儀器實(shí)驗(yàn)室。航空航天

這張照片展示了三枚APEP探空火箭和成功組裝后的局將箭支援團(tuán)隊(duì)。領(lǐng)隊(duì)Aroh Barjatya站在二樓的年月護(hù)欄旁，站在最上面的日日中間。圖像：uux.cn/NASA/Berit Bland
探空火箭將在三個(gè)不同的全食期間時(shí)間發(fā)射：當(dāng)?shù)厝帐掣叻迩?5分鐘、期間45分鐘和之后45分鐘。發(fā)射這些間隔對(duì)于收集太陽(yáng)突然消失如何影響電離層的數(shù)據(jù)非常重要，這些數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生可能干擾我們通信的干擾。
電離層是地球大氣層中距離地面55至310英里（90至500公里）的一個(gè)區(qū)域。Barjatya說(shuō)：“這是一個(gè)電氣化區(qū)域，它反射和折射無(wú)線電信號(hào)，并在信號(hào)通過(guò)時(shí)影響衛(wèi)星通信。”。“了解電離層并開(kāi)發(fā)模型來(lái)幫助我們預(yù)測(cè)擾動(dòng)，對(duì)于確保我們?nèi)找嬉蕾?lài)通信的世界平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。”
電離層形成了地球低層大氣（我們生活和呼吸的地方）和太空真空之間的邊界。它由大量粒子組成，這些粒子因太陽(yáng)的能量或太陽(yáng)輻射而電離或帶電。當(dāng)夜幕降臨時(shí)，電離層變薄，因?yàn)橄惹半婋x的粒子放松并重新組合成中性粒子。然而，地球的陸地天氣和太空天氣會(huì)影響這些粒子，使其成為一個(gè)動(dòng)態(tài)區(qū)域，很難知道電離層在特定時(shí)間會(huì)是什么樣子。

一幅動(dòng)畫(huà)描繪了電離層在24小時(shí)內(nèi)的變化。紅色和黃色條紋代表白天的高密度電離粒子。紫色圓點(diǎn)代表夜晚中性、放松的粒子。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/金
用衛(wèi)星研究日食期間電離層的短期變化通常很困難，因?yàn)樗鼈兛赡懿辉诖┻^(guò)日食路徑的正確地點(diǎn)或時(shí)間。由于日全食的確切日期和時(shí)間是已知的，美國(guó)國(guó)家航空航天局可以在正確的時(shí)間和電離層的所有高度發(fā)射有針對(duì)性的探空火箭來(lái)研究日全食的影響。
當(dāng)日食陰影穿過(guò)大氣層時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生快速、局部的日落，引發(fā)大規(guī)模的大氣波和小規(guī)模的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)影響不同的無(wú)線電通信頻率。收集這些擾動(dòng)的數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家驗(yàn)證和改進(jìn)當(dāng)前的模型，這些模型有助于預(yù)測(cè)我們的通信，特別是高頻通信的潛在擾動(dòng)。

該動(dòng)畫(huà)描繪了2017年日全食期間電離粒子產(chǎn)生的波。圖像：uux.cn/麻省理工學(xué)院Haystack天文臺(tái)/張順榮。張，S.-R.，Erickson，P.J.，Goncharenko，L.P.，Coster，A.J.，Rideout，W.和Vierinen，J.（2017）。2017年8月21日日食引起的電離層弓形波和擾動(dòng)。《地球物理研究快報(bào)》，44（24），12067-12073。https://doi.org/10.1002/2017GL076054.
APEP火箭預(yù)計(jì)將達(dá)到260英里（420公里）的最高高度。每枚火箭將測(cè)量帶電和中性粒子密度以及周?chē)碾妶?chǎng)和磁場(chǎng)。Barjatya解釋道：“每枚火箭將發(fā)射四個(gè)兩升蘇打水瓶大小的輔助儀器，這些儀器也測(cè)量相同的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此這與十五枚火箭的結(jié)果相似，而只發(fā)射了三枚。”。每枚火箭上的三個(gè)輔助儀器由Embry Riddle建造，第四個(gè)在新罕布什爾州的達(dá)特茅斯學(xué)院建造。
除了火箭，美國(guó)各地的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)還將通過(guò)各種方式對(duì)電離層進(jìn)行測(cè)量。Embry Riddle的一組學(xué)生將部署一系列高空氣球。來(lái)自馬薩諸塞州麻省理工學(xué)院Haystack天文臺(tái)和新墨西哥州空軍研究實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合調(diào)查人員將操作各種地基雷達(dá)進(jìn)行測(cè)量。利用這些數(shù)據(jù)，來(lái)自Embry Riddle和約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的一組科學(xué)家正在完善現(xiàn)有的模型。總之，這些不同的調(diào)查將有助于提供更大范圍的電離層動(dòng)力學(xué)所需的拼圖。
當(dāng)APEP探空火箭在2023年日環(huán)食期間發(fā)射時(shí)，科學(xué)家們看到，隨著日環(huán)食陰影掠過(guò)大氣層，帶電粒子的密度急劇下降。Barjatya說(shuō)：“我們?cè)诘诙逗偷谌痘鸺锌吹搅四軌蛴绊憻o(wú)線電通信的擾動(dòng)，但在當(dāng)?shù)厝帐掣叻迤谥暗牡谝幻痘鸺袥](méi)有。”。“我們非常興奮能在日全食期間重新啟動(dòng)它們，看看擾動(dòng)是否在相同的高度開(kāi)始，它們的大小和規(guī)模是否保持不變。”
美國(guó)毗鄰地區(qū)的下一次日全食要到2044年才能發(fā)生，因此這些實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)的難得機(jī)會(huì)。
APEP的發(fā)射將通過(guò)NASA的Wallops官方Y(jié)ouTube頁(yè)面進(jìn)行直播，并在NASA的日全食官方廣播中播放。公眾也可以從下午1點(diǎn)到4點(diǎn)在美國(guó)國(guó)家航空航天局沃洛普斯飛行設(shè)施游客中心親自觀看發(fā)射。