维度网讯,美国国家航空航天局(NASA)已选定“动态大气-电离层探测器”(Dynamic Atmosphere-Ionosphere Explorer,DAPHNE)任务概念正式进入B阶段开发,以推进其保护轨道基础设施与载人航天飞行的计划。

该项目将研究地球低层大气中的湍流如何向上传播并扰乱空间环境。通过详细描述地球能量与太阳力量的碰撞机制,该任务旨在从根本上改进太空天气预报模型。这些扰动可能降低全球定位系统(GPS)的精度,影响低地球轨道(LEO)卫星运行,并增加宇航员超出地球磁屏蔽范围后所受的辐射风险。B阶段开发将集中于细化飞行架构、最终确定仪器设计以及规划任务操作。
该任务追踪电离前沿。数十年来,日球物理学研究主要聚焦自上而下的模型,即追踪太阳耀斑、日冕物质抛射及太阳风对高层大气的影响。然而,现代科学评估显示,高层大气变率中有相当一部分实际由底层驱动,受更接近地球表面的天气模式、温度波动和风矢量影响。DAPHNE架构通过在极低地球轨道部署一对相同的卫星进行编队飞行,以弥补这一科学空白。这两颗卫星作为协调配对运行,将在热层和电离层(地球中性大气向空间电离等离子体过渡的稀薄、高变率边界层)内获取多点同步测量数据。
每颗卫星将携带三台专用遥感仪器:全球高分辨率热层成像迈克耳孙干涉仪(MIGHTI)、远紫外电离层成像仪(FUVI)以及轨道等离子体分析望远镜(PLATO)。该有效载荷套件可提供关于中性风、环境温度和气体成分的高保真数据,将低层大气能量纳入太空天气模型后,研究人员能清晰追踪能量通过轨道柱向上传播的路径。
DAPHNE任务具有高继承性、低风险的特点。它最初是作为针对NASA“动态中性大气-电离层耦合”(DYNAMIC)机会的定制概念研究而提出,已被美国国家科学院《日球物理学十年调查》列为关键结构优先事项。该任务由科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室(LASP)的首席研究员Aimee Merkel领导。LASP正与博尔德的BAE系统空间与任务系统公司合作进行航天器制造,并与华盛顿特区海军研究实验室合作推进核心仪器集成。Merkel在项目选定后表示,DAPHNE将填补科学理解中的重大空白,帮助回答关于地球如何与太阳相互作用的长期问题。
该项目被设计为低风险、高继承性项目,利用经验证的工程框架最大化单位资金的科学数据回报。B阶段完成后,该任务将于2027年面临NASA的正式确认审查,以评估开发进度并分配最终飞行资金。如获确认,任务总成本上限严格限定为2.5亿美元(2023财年美元),不包括发射采购,目标发射窗口不早于2029年。项目全生命周期的管理监督将通过位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的太阳-地球探测器项目进行。
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