太陽(yáng)耀斑爆發(fā)和日冕物質(zhì)拋射的緣由一直令科學(xué)家十分困惑。研究表明，問(wèn)題的關(guān)鍵在于磁力線突然地重新排布，這就是“磁重聯(lián)”。而這些劇烈的噴發(fā)會(huì)危及地球軌道上的宇航員，也會(huì)影響地面的電網(wǎng)，并干擾人們的日常通信、天氣預(yù)報(bào)與導(dǎo)航所需要使用的衛(wèi)星。但是，人們對(duì)磁重聯(lián)本身卻了解甚少。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（nasa）特別想要知道磁重聯(lián)對(duì)于將粒子加速至危險(xiǎn)水平的更多細(xì)節(jié)內(nèi)容，3月13日，nasa執(zhí)行了一項(xiàng)名為“磁層多尺度”任務(wù)（mms）的計(jì)劃，成功發(fā)射了一枚“宇宙神”運(yùn)載火箭，將四顆衛(wèi)星運(yùn)送至地球軌道，對(duì)空間磁場(chǎng)爆炸展開前所未有的細(xì)致研究。

神秘的磁重聯(lián)

所謂磁重聯(lián)，就是諸如地球磁場(chǎng)與太陽(yáng)磁場(chǎng)連接、斷開接著再連接的過(guò)程，通常伴隨著巨大的能量釋放，可把粒子加速到接近光速。磁重聯(lián)現(xiàn)象在宇宙中十分普遍。

nasa稱，磁重聯(lián)是太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)噴射等太陽(yáng)活動(dòng)及太空天氣事件的主要驅(qū)動(dòng)力，是等離子體中能量釋放和粒子加速的基本途徑。

在美國(guó)近期的空間探測(cè)計(jì)劃中，nasa的“磁層多尺度”任務(wù)是第一個(gè)用來(lái)在小尺度上了解重聯(lián)擴(kuò)散區(qū)的計(jì)劃。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月14日（北京時(shí)間）報(bào)道，隨著nasa從佛羅里達(dá)的卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射升空了4顆衛(wèi)星之后，目前，“磁層多尺度”任務(wù)已經(jīng)隨著“宇宙神”運(yùn)載火箭的順利發(fā)射而步入了正軌。

如今，對(duì)于地球與太陽(yáng)之間的磁場(chǎng)邊界的特性，科學(xué)家還知之甚少，而nasa卻想要改變這一點(diǎn)，因?yàn)樘?yáng)表面的“火山噴發(fā)”，將會(huì)對(duì)軌道上和地面上的電子設(shè)備造成很大的威脅。這些衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入軌道開始研究神秘的磁重聯(lián)現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象的發(fā)生過(guò)程被認(rèn)為是推動(dòng)太陽(yáng)系中一些強(qiáng)勁爆炸的催化劑。

當(dāng)磁場(chǎng)連接、斷開連接，并重新配置爆炸，釋放出的能量可以達(dá)到數(shù)十億噸烈性炸藥（俗稱tnt）的效果時(shí)，會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)重聯(lián)。這些爆炸可以通過(guò)空間以接近光速的速度把粒子飆升。磁層多尺度任務(wù)將提供發(fā)生在地球磁場(chǎng)防護(hù)空間環(huán)境和磁氣圈中磁重聯(lián)的首個(gè)三維視圖。

四顆衛(wèi)星組成“太空網(wǎng)絡(luò)”

“磁層多尺度”任務(wù)是由四顆相同衛(wèi)星組成的探測(cè)系統(tǒng)，將攜帶相同的等離子分析儀、高能粒子探測(cè)儀、磁力計(jì)、電場(chǎng)儀器以及防干擾設(shè)備。

這四顆直徑3米、高1米的八角形小衛(wèi)星像疊羅漢一樣串在一起，搭載在“宇宙神”火箭上，從佛羅里達(dá)的卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射，約1.5小時(shí)后，最上面的衛(wèi)星率先進(jìn)入預(yù)定軌道，其他三顆衛(wèi)星每間隔5分鐘依次被釋放。從當(dāng)?shù)貢r(shí)間上周五中午12點(diǎn)16分開始，最后的分離發(fā)生在12點(diǎn)31分，nasa的科學(xué)家和工程師12點(diǎn)40分確認(rèn)所有衛(wèi)星狀況良好。

nasa戈達(dá)德太空飛行中心的綠地項(xiàng)目經(jīng)理克雷格·圖利說(shuō)：“我很高興地看到所有四顆衛(wèi)星已經(jīng)部署，并且數(shù)據(jù)表明，我們有一支狀況良好的‘艦隊(duì)’?！?/p>

此次發(fā)射計(jì)劃耗資11億美元。四顆相同衛(wèi)星組成“太空網(wǎng)絡(luò)”將以“四面體”形狀在空間飛行，每個(gè)衛(wèi)星相隔6英里或250英里，編隊(duì)環(huán)繞地球拍攝“磁場(chǎng)重聯(lián)”或磁場(chǎng)爆炸的3d圖像。

四顆衛(wèi)星將在最好的實(shí)驗(yàn)室——地球磁氣圈中，分析研究磁重聯(lián)現(xiàn)象并對(duì)磁層邊界區(qū)域進(jìn)行三維測(cè)量。磁氣圈不斷傳輸著從太陽(yáng)風(fēng)到地球磁層的能量，給空間天氣造成混亂。研究人員將通過(guò)測(cè)量來(lái)驗(yàn)證當(dāng)前主流理論：磁場(chǎng)是如何重新連接的，以及連接的過(guò)程是怎樣的。磁重聯(lián)是整個(gè)宇宙中的一種基本物理過(guò)程，磁層多尺度任務(wù)將使人們?cè)诮乜臻g環(huán)境中了解這一動(dòng)力過(guò)程。

推進(jìn)磁重聯(lián)科學(xué)研究

據(jù)專家介紹，這四顆衛(wèi)星將以密集隊(duì)列飛行通過(guò)重聯(lián)活動(dòng)的地區(qū)，使用更快速的傳感器，比以往任何任務(wù)要快百倍的速度來(lái)衡量空間環(huán)境。

在接下來(lái)的幾個(gè)星期里，nasa的科學(xué)家和工程師將在衛(wèi)星上部署吊桿和天線，并測(cè)試所有儀器。該觀測(cè)站預(yù)計(jì)將在9月初被放入一個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)，以備科學(xué)觀察。

在半年的測(cè)試期過(guò)后，磁重聯(lián)的科學(xué)探測(cè)將于今年9月正式啟動(dòng)，任務(wù)為期兩年，有望幫助科學(xué)家研究空間氣候和宇宙磁場(chǎng)效應(yīng)。

美國(guó)圣安東尼奧西南研究院首席研究員吉姆·伯奇說(shuō)：“在10年的規(guī)劃和工程之后，研究團(tuán)隊(duì)打算進(jìn)行研究工作，我們以前從來(lái)沒有這種機(jī)會(huì)能夠如此細(xì)致地研究這個(gè)基本過(guò)程?！?/p>

科學(xué)家期望這次任務(wù)不僅有利于其更好地了解磁重聯(lián)，同時(shí)也將提供深入了解可以破壞現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)，如通信網(wǎng)絡(luò)、gps導(dǎo)航以及電力電網(wǎng)的強(qiáng)大事件的根源。

通過(guò)在當(dāng)?shù)亍⒆匀粚?shí)驗(yàn)室研究重聯(lián)，科學(xué)家還可以了解其他地方的類似過(guò)程，如在太陽(yáng)和其他恒星的大氣里、在黑洞和中子星附近、在我們太陽(yáng)系的日光層和星際之間的邊界空間。

總部設(shè)在華盛頓的nasa太陽(yáng)物理所臨時(shí)董事杰夫·紐馬克說(shuō)：“團(tuán)隊(duì)下一步重點(diǎn)是將推進(jìn)磁重聯(lián)科學(xué)研究，而以前的任務(wù)從未以如此細(xì)節(jié)來(lái)觀察這個(gè)根本的過(guò)程。我們知識(shí)體系的深度和所認(rèn)知的細(xì)節(jié)將要突飛猛進(jìn)地增長(zhǎng)?！?/p>