NASA将用探空火箭追踪极光风

因天气原因被迫于2018年3月终止的AZURE探空火箭任务，将于2019年3月23日重新启动。新的发放窗口将延长至2019年4月10日。

在地面上看，北极光的运动看似平静，但那些闪闪发光的彩色光芒却是地球大气层和太阳离子之间剧烈碰撞的产物。

极光，2015年11月3日拍摄于阿拉斯加，Talkeetna

在地球大气层与太阳粒子的剧烈碰撞中，动能和热量得以释放。这些美丽的极光仅仅是该过程肉眼可见的部分，但不可见的部分意义同样重要。测量极光在进入和离开地球的总能量中的贡献是美国宇航局资助的极光区探空火箭试验（AZURE）的主要任务之一。我们对极光了解的越多，我们就越能深刻理解近地空间的基本特性，该区域日益显著的影响着人类生活。这里不仅仅有航天员的身影，也是通信信号、GPS信号传输的主要空间，这些信号每天都深刻地影响着我们每一个人。

作为被称为“大挑战计划”国际合作中的一部分，Azure是未来两年发射的八个探空火箭任务中的第一个。这些火箭将在挪威北部斯瓦尔巴特的Andøya火箭发射场发射，用于研究极地处地球磁场向下弯曲进入地球的过程、以及源自太空和生产于地球的粒子相互混合的过程。

Azure将重点研究电离层中的粒子流。电离层是大气层中的带电层，充当着地球与空间的界面-特别是E和F区域。E区域 -位于地球表面56至93英里之间，由早期发现该地区带电并能反射无线电波的无线电先驱命名。F区就在它上面，海拔93到310英里。

E和F区域含有自由电子，这些自由电子是电子吸收了太阳光的能量，从原子中逃逸出来的，这个过程称为光电离。夜幕降临后，如果没有太阳的能量输入来保持它们的分离，电子会与它们留下的带正电的离子重新结合，从而降低了这个区域的总电子密度。日复一日的电离和复合循环使E区和F区特别混乱和复杂。

Azure将特别关注测量这些区域的垂直风，该垂直方向上的风重新分配了大气的能量、动量和化学成分。

在现有的陆基测风仪器测量到的结果看，无论带电粒子还是中性粒子在6英里到60英里的范围内存在着明显的结构分层。但到目前为止，人类仅能在一部分高度对风进行原位探测，而这些探测结果已经和我们的预测不相符合。

为了更好地进行垂直风的研究，3月初，Azure团队将在挪威的Andøya航天中心同时发射两枚探空火箭。等待发射条件满足，火箭将飞向太空，利用火箭上的仪器测量大气密度和温度，并释放可见的示踪剂-三甲铝（TMA）和钡/锶混合物，这些物质在阳光下会发生电离。

这些混合物形成的彩色云，使研究人员能够分别跟踪中性粒子和带电粒子的流动。示踪剂将在71至155英里的高度释放，不会对该地区的居民造成危害。

国宇航局工作人员在挪威的Andøya航天中心进行AZURE任务有效载荷的测试

通过地面拍摄跟踪这些彩色云团的运动，并在三维仿真空间中对它们的瞬间位置进行复现。Azure将提供电离层两个关键区域上，不同高度范围内，粒子在垂直和水平方向上流动的有价值数据。

如果我们要真正了解神秘而美丽的极光，这些测量是至关重要的。这些结果将是更好地了解极光对大气影响的关键，包括极光能量是如何和在何处沉积的。