从地面监测太空天气

空间天气杀死了卫星-事实就是这样去年2月当时一场太阳风暴摧毁了SpaceX的“星链”发射，将价值5000万美元的硬件抛回大气层烧毁引火入火．当然，太空天气也会威胁到陆地电网1989年在魁北克在美国，由于地磁风暴，整个电网都陷入了黑暗——这总是笼罩着世界各地的电力公用事业。

然而，监测太空天气可能是一项复杂而昂贵的工作。的空间天气预报中心例如，在美国，雇佣各种地面和天基技术并得到了帮助美国空军及其光学观测站网络提供空间天气预报。如此复杂的监控并不便宜。为此目的制造的卫星耗资数百万美元，建造和测试需要数年时间。地面高灵敏度磁通门磁力计用于测量磁层变化带来的地球磁场变化，其成本可能高达3万美元，这超出了许多研究人员的财力。

所以，科学家们空间-地球环境研究所在名古屋大学位于日本本州州中部的，正在发展中低成本系统完全从地面使用磁阻抗(MI)传感器测量和观察空间天气。亚博排列五投注网站1993年，名古屋大学的科学家发现了磁阻抗巨磁阻抗(GMI)磁阻抗是指某些材料在受到外部磁场时电阻抗的变化。

Masahito号e他的想法是，一种廉价的MI传感器只需花费几千美元，就可以用来观察和监测由空间天气变化引起的地磁场变化——就像昂贵得多的磁通门磁力计一样。

Nosé解释说:“在地球上空数万公里的磁层中流动的电离粒子产生的电流会产生磁场变化。”“当这些电流的大小发生变化时，可以在地球磁场的变化中观察到这种影响。”他补充说，这意味着我们可以从地面上确定空间天气的状态。

“降低这种仪器的成本将使观测站网络更密集，结构更精细，”马修·欧文斯(Matthew Owens)说，他是麻省理工学院空间物理学教授雷丁大学在英国。“因此，MI传亚博排列五投注网站感器在空间天气观测方面具有巨大潜力。”

2017年，Nosé联系爱知钢铁公司本地生产MI传亚博排列五投注网站感器．尽管这些传感器主要用于工业用途亚博排列五投注网站，比如在食品加工过程中检测金属的存在，也可以作为智能手机的指南针，但Nosé说服了公司的工程师，如果他的想法成功的话，修改传感器的功能将是一个商机。

用于研究的pcb装磁阻抗传感器Masahito Nose/名古屋大学

“我在实地测试了结果，并提供了反馈，”Nosé说。最终，该公司通过使用非晶线、拾取线圈、控制元件和磁通量锁定环电路来提高MI传感器的灵敏度，从而扩大了测量范围。所有这些组件都安装在55 × 13.5 × 4.6毫米的PCB上。他说:“传感器可以探测到大约0.1纳特斯拉的非常小的地磁场变化，这对空间天气研究是必要的。”“现有的用于电子罗盘亚博排列五投注网站的传感器工作在100新台币左右。”

在最初的测试安装中，三个MI传感器被安装在一个存储在塑料盒中的夹具上，并埋在至少20厘亚博排列五投注网站米深的地下。以这种方式进行实验的目的是尽量减少运动和温度的变化，因为这两个变量都可能导致错误。一根电缆将传感器连接到25米外的一个观察小屋亚博排列五投注网站;记录的测量数据存储在硬盘上。

MI传感器检测到的结果与磁通门磁强计在同一位置检测到的结果进行亚博排列五投注网站了比较。Nosé表示:“我们发现两者非常一致。”“MI传感器检测亚博排列五投注网站到各种地磁现象，包括地磁风暴、太阳平静变化和突然的风暴开始。”研究结果发表在地球物理研究杂志:空间物理学2022年10月。

“结果看起来很有希望，”欧文斯说。“但需要对这两种工具进行更长期的比较，才能证实这一点。”

目前，Nosé和同事们正在东京以北的两个地点使用MI传感器监测空间天气。亚博排列五投注网站测量结果被全天候记录下来，并存储在存储卡上进行实时监控。“寻找MI传感器的位置很困难，”Nosé说，“因为它们必须在亚博排列五投注网站远离所有电气干扰的农村地区，包括电动火车。”结果表明，需要改进的一个领域是更好地控制温度漂移，这可能会对长期观测产生不利影响。

下一步是增加监测地点的数量。Nosé正在与政府机构和其他大学合作，在日本关东地区再建立6个站点。

“最终，”他说，“通过密集的观测网络，我们可以在磁层中创建一个等离子体密度的2D地图，这是控制太空中发生的现象的基本决定因素。”

欧文斯指出，目前还很难说这种特殊的开发能取得多大的成功。“但是2D地图对于评估和改进磁层模型可能非常有用，”他说，“这最终将改善空间天气预报和监测。”

Nosé希望在五年内将该网络投入运营。到那时，他预计一种改进的商用磁阻抗传感器磁力计将可用来替代昂贵的磁通门磁力计。