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百年未解的“天機”

磁暴和亞暴是極具破壞性的“太空風暴”，其強烈的磁場擾動和高能粒子輻射對地球和太空技術系統構成嚴重威脅。

了解它們如何發生，對于保護人類的通信、導航和衛星系統至關重要。然而，這些現象如何起源和演化，至今仍是科學界的未解之謎。

▲磁暴起源和亞暴時序之謎 圖片來源：網絡

科學家們嘗試各種方式，努力破解磁暴亞暴的內部機制和演化過程，以預測和應對這些災害性太空天氣事件。

目前學界對磁暴和亞暴的認識和理解，主要基于帶電粒子就位探測數據，受數據時空離散限制，猶如“盲人摸象”，存在巨大分歧。

如何打破就位探測局限，獲得更多磁暴亞暴信息？表征磁暴亞暴的帶電粒子，無法沖破磁場、電場、稠密等離子體層等阻隔而匯于一處被收集。而其與地冕冷原子電荷交換后，會“喬裝改扮”成ENA（Energetic Neutral Atom，能量中性原子）。

▲ENA，勇往直前 圖片來源：ENA Imaging of the Outer Planets

由于不帶電，ENA具備了沖破地球磁場“牢籠”的能力，攜載著帶電粒子源區的成分、動量、分布等信息，為揭開磁暴亞暴之謎提供了便利。探測ENA或許是可行的辦法。

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鵲橋相會，編碼成像破天機

中國科學院國家空間科學中心空間環境探測室研制的陣列中性原子成像儀TENA（Two-dimensional-coded Energetic Neutral Atom-imager）跟隨鵲橋二號中繼星奔赴月球軌道。

陣列中性原子成像儀采用飛行時間結合編碼調制成像方案，是目前國際上空間分辨率最高的中性原子成像儀，填補了我國空間能量中性原子高時空分辨成像探測技術領域的空白。

▲陣列中性原子成像儀 圖片來源：中國科學院國家空間科學中心

當磁層產生的ENA沖破地球磁場的“牢籠”與TENA“鵲橋相會”時，其攜載的源區帶電粒子的成分、動量、分布等信息通過TENA編碼成像形成一幅幅連續的ENA圖像。

▲單機成像仿真結果 圖片來源：中國科學院國家空間科學中心

隨著鵲橋二號的成功在軌運行，TENA或將成為科學團隊破解磁暴和亞暴“天機”之謎的有力工具。

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