解析鹊桥“极紫外”之眼看清地球神奇护盾

2024-07-08

保护地球的神秘护盾

地球周围的宇宙，是一个不可见的粒子世界。地球被一层神奇的护盾包围着。这层护盾由磁层、等离子体层和电离层等区域组成，它们共同构成了复杂的地球空间环境。这个环境充满了运动的粒子、变化的磁场和无形的能量流，保护地球免受太空环境的威胁。

在阳光的照射下，这些粒子会发生共振散射，特别是氦和氧离子会散射出波长为30.4nm和83.4nm的极紫外光。虽然肉眼无法看到这些光，但它们却蕴含着丰富的信息，能够帮助了解地球周围环境的动态变化。

观测护盾的利器

鹊桥二号的极紫外相机就是为观测这些特殊光线而设计的。它能同时观测30.4nm和83.4nm两个波段，给地球周围的空间拍摄一系列特殊的“照片”。

这些"照片"可以展示地球空间环境的变化，科学家可以利用这些“照片”研究太阳活动如何影响地球空间环境，理解地球的磁场、电离层和等离子体层之间的相互作用，探索能量在这些区域间的传输过程。这些研究不仅具有科学意义，还有实际应用价值，可以帮助预测可能造成危害的空间天气事件。

精良的装备：捕捉微弱光芒

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所承担了这台极具挑战性的仪器的研制任务。极紫外相机要观测的极紫外辐射极其微弱，甚至比无月夜空的亮度还要低万倍以上。为了捕捉这些稀少的极紫外光子，长春光机所的科研人员在设计上下足了功夫：

超灵敏成像系统：相机的成像探测器被加工成曲面形状，这样只需要采用一块极紫外反射镜就可以实现大视场清晰成像，减少光学元件数量，提高能量利用效率；曲面探测器是自主研发的单光子计数面阵探测器，它能够探测单个光子，几乎没有背景噪声，通过长时间曝光可以捕捉到极其微弱的信号。

超光滑反射镜：极紫外光的波长约为可见光的1/10，这就要求反射镜表面必须异常光滑。科研人员采用了超光滑加工技术，使得反射镜表面即使放大到覆盖全中国的面积，也不会出现乒乓球大小的凹凸不平。

极紫外镀膜：镜面上还加了一层特殊的薄膜，它就像一个精确的过滤器，只允许30.4nm和83.4nm波长的极紫外光子通过，将其他波长的光阻挡在外。

通过这些尖端技术，极紫外相机能够捕捉到宇宙中极微弱的信号，为科学家们提供宝贵的数据。

鹊桥二号极紫外相机的工作，有望让我们对地球空间环境的认识有一次质的飞跃。它将帮助我们深入了解保护地球的"隐形护盾"，探索太阳风与地球空间环境的相互作用，研究地球空间环境的演化过程。这些研究不仅能满足人类对宇宙的好奇心，还能为更好地应对空间环境变化提供科学依据，更好地保护我们赖以生存的这颗蓝色星球。