繪製地球磁場的任務準備就緒

三顆歐洲衛星正準備明天從俄羅斯的普列謝茨克航天發射場發射，以前所未有的細節研究地球磁場。這項耗資2.96億美元的任務，被稱為“蜂群”，將繪製至少四年的磁層圖。

歐洲航天局（ESA）的任務負責人正在焦急地等待發射——由於俄羅斯火箭上級的問題，發射被推遲了兩次。2009年，一枚“轟鳴”號火箭將兩顆歐洲航天局的地球觀測衛星——GOCE（重力場和穩態海洋環流探測器）和SMOS（土壤溼度和海洋鹽度）安全送入軌道。但在2005年，歐洲航天局的冰觀測衛星CryoSat衛星在“轟鳴”號運載火箭未能進入軌道後墜入北冰洋。格林威治時間12時02分，俄羅斯“轟鳴”號運載火箭計劃起飛，將三顆相同的衛星送入極地軌道。如果一切按計劃進行，兩顆航天器將以450公里的初始高度並排繞地球執行。第三顆衛星將高70公里飛行，傾角略有不同。

將三顆衛星（每顆長9米，發射時重473公斤）安裝在單個運載火箭上，帶來了額外的挑戰。“確實有一些擔憂，”蜂群的任務經理魯恩·弗洛伯哈根說。

上週，兩名俄羅斯工人在普列謝茨克發射場清潔油箱時喪生。弗洛伯哈根說，這起事故與蜂群的發射準備工作無關。

場效應如果“轟鳴”號按計劃起飛，仍然需要在太空中進行一些精細的操作，以將三顆衛星推到正確的位置。經過三個月的除錯階段後，三顆衛星將開始獨立測量地球及其周圍的各種電流。

場效應

該衛星星座配備了靈敏的磁場和電場監測器，將提供迄今為止最詳細的、不斷變化的磁場調查，該磁場有助於保護地球免受太陽帶電粒子的衝擊。

該任務的主要目標是將地球的地磁場與太陽帶電粒子在最上層磁層中感應的磁場分開。“一個人的訊號是另一個人的噪聲，”弗洛伯哈根說。

“該衛星星座將使我們能夠同時觀測地球的白天和黑夜，”蜂群任務諮詢小組主席埃吉爾·弗里斯-克里斯滕森說。“因此，我們可以區分來自太陽的訊號和來自地球地核、地幔和地殼的訊號。”

較低的一對衛星在同時測量中產生的微小差異將揭示地球上地殼中磁化岩石的位置。“如果這對衛星飛過一個大型鐵礦，我們預計會看到磁訊號，”弗里斯-克里斯滕森說。他說，以高解析度繪製地殼“磁化”圖將有助於表徵地質省份並識別礦物和礦床。

蜂群還將幫助科學家瞭解地磁場是如何隨時間演變的。地磁北極和南極一直在移動，而且每隔幾十萬年，兩極就會翻轉，這樣指南針就會指向南方而不是北方。此外，自1840年左右開始地面測量以來，地磁場的強度已經下降了10-15%。

也許這種下降只不過是一種磁“震盪”。但也可能是迫在眉睫的地磁場反轉的前奏。地球物理學家從對火山岩的分析中得知——火山岩記錄了熔岩凝固時的磁場方向——地球的極性上一次翻轉大約發生在78萬年前。“如果你願意，可以說反轉已經逾期了，”弗里斯-克里斯滕森說。

他說，這種減弱可能是行星外核中變化的電流和渦流的結果，外核是緩慢地圍繞固體核心旋轉的熔鐵“海洋”。英國利物浦大學的地球物理學家理查德·霍爾姆說，蜂群的資料應該有助於改進這些電流的計算機模型，並提供關於地磁場演變的更明智的預測。

“地球的磁場仍然是一個謎，”他說。“蜂群可以闡明許多問題，它將為以前的資料和歷史記錄開啟一個全新的視窗。”