大气波实验发射到空间站通过气辉研究大气波

NASA的大气波实验(AWE)任务计划于2023年11月发射到国际空间站，在那里它将利用地球天空中自然飘逸的光芒来研究地球大气中的波动。

AWE由位于犹他州北洛根的犹他州立大学空间动力学实验室建造，将安装在空间站的外部。从这个高处，AWE将向下凝视地球，跟踪空气中被称为大气重力波(AGW)的波动。

AGW主要起源于大气层的最低层，可能是由龙卷风、飓风甚至雷暴等强烈天气事件引起的。这些天气事件可能会暂时将度空气团向上推入大气层，然后空气又下沉。这种上下摆动常常会在云层中留下独特的波纹图案。

但自动引力波会一直延伸到太空，在那里它们会造成所谓的太空天气——地球周围区域能量的混乱交换，可能会扰乱卫星和通信信号。AWE将在海拔约54英里(87公里)的大气层(称为中层顶)测量AGW。

犹他州立大学物理学教授兼该任务首席研究员迈克尔泰勒说：“这是第一次在全球范围内的中层顶(通往太空的门户)测量AGW，尤其是小规模的AGW。”“更重要的是，这是我们第一次能够量化AGW对太空天气的影响。”

在中层顶，AWE将进行测量，大气中的彩色光带(称为气辉)揭示了AGW。AWE将通过记录红外光中气辉的变化来“看到”这些波，红外光的波长范围太长，人眼无法看到。在这些高度，我们的大气层温度降至最冷，低至-150华氏度(-101摄氏度)，并且红外光的微弱辉光达到最亮。

通过观察红外气辉随着波穿过它而变得越来越亮和越来越暗，AWE将使科学家能够以前所未有的方式计算AGW的大小、功率和色散。它的设计目的还在于观察较小的自动重力波，检测以前的任务可能会错过的气辉中的短程波纹。

美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的AWE任务科学家露丝·利伯曼(RuthLieberman)表示：“AWE将能够以比卫星在这些高度通常能看到的更精细的水平尺度解析波，这也是该任务独一无二的部分原因。”。

AWE的高级中层温度测绘仪(AMTM)仪器将从空间站的有利位置扫描其下方的中层顶。AWE的AMTM由四个相同的望远镜组成，它们共同构成了一个宽视场成像辐射计，这是一种测量特定波长范围内光亮度的仪器。

不同波长的相对亮度可用于创建温度图，从而揭示自动重力波如何在大气中移动。这将是迄今为止对AGW及其对高层大气的影响进行的最彻底的研究。

当有效载荷前往空间站时，AWE需要进行四次关键的安全审查。该任务在2023年7月的最后一次审查中成功获得空间站有效载荷认证。该认证的一部分涉及宇航员手套的“锋利边缘”测试，以确保AWE在空间站外部安装和维护期间的安全。

AWE是美国宇航局第一个尝试此类科学的任务，旨在深入了解陆地和太空天气相互作用如何影响卫星通信和轨道跟踪。

在AWE安装在国际空间站后，该团队的重点将是与科学界和公众分享该仪器的数据和结果。

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