夜光云任务结束；为美国国家航空航天局带来高科学成果

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这张影像中的美国国家航空航天局中层大气冰高层大气物理学（AIM）任务有助于美国国家航空航天局了解地球大气层和太空之间的边界区域。图像：美国国家航空航天局

（）据美国宇航局（玛拉·约翰逊·格罗）：在从距地面约350英里的轨道上研究地球最高的云层（极地中间层云层）以造福人类16年后，美国国家航空航天局的中间层冰高层大气物理学（AIM）任务结束了。

AIM最初定为两年任务，由于其高科学回报而多次延期。尽管AIM多年来一直面临各种障碍——从软件故障到硬件问题——但一个令人难以置信的敬业团队使该航天器的运行时间比任何人预期的都长。2023年3月13日，飞船的电池在经历了几年的性能下降后出现故障。多次尝试维持航天器的电力供应，但无法收集更多数据，因此任务现已结束。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的AIM任务科学家迭戈·詹奇斯说:“AIM致力于研究大气层和太空之间的大气区域。”“AIM帮助了解这一区域对于深入了解低层大气如何影响太空天气至关重要。”

这种云被称为夜光云，在夏季的黄昏时分可以看到，通常出现在靠近北极和南极的高纬度地区。在任务之前，科学家们知道这些类型的云随纬度、季节和太阳活动而变化，但不知道为什么。这项任务旨在通过测量云形成环境的热、化学和其他属性来了解变化并研究云形成的原因及其与气候变化的联系。



2011年7月2日，夜光云出现在加拿大艾伯塔省埃德蒙顿的上空。图像：美国国家航空航天局/戴夫·休斯

“美国国家航空航天局的AIM是一次令人难以置信的成功任务，”AIM首席研究员、弗吉尼亚理工大学教授斯科特·贝利说。“它回答了一些核心问题，帮助我们了解了夜光云和大气重力波是如何随时间和位置变化的。”

多年来，AIM取得了许多重大发现。迄今为止，来自该特派团的数据已导致近400份经同行评审的出版物。这包括对流星烟雾和火箭废气中的水蒸气如何形成这些云的研究结果，地球表面附近的事件如何引发云的变化，以及大气中的冰如何引起神秘的雷达回波，这些回波是在夏季大气的某些区域产生的。

随着任务的进展，科学家们意识到AIM的数据还可以用于研究空气中被称为大气重力波的波动。这些波在穿过大气层时传递动量和能量。它们将地球表面的天气事件与远离初始事件发生的大气扰动联系起来，包括在大气层的最高层，它们可以干扰GPS信号。

贝利说:“我们遇到了许多困难，但我们仍然从AIM获得了令人难以置信的大量数据，因为我们真正优秀、英勇和勤奋的团队每次都取得了成功。”

AIM的第一个障碍始于2007年发射几个月后，当时电信接收器开始间歇性出现故障。通过巧妙利用无线电信号，该团队能够对航天器进行重新编程，以莫尔斯电码进行通信，这使其即使在接收器停止工作后也能保持通信。虽然与航天器的通信速度比计划慢了数千倍，但AIM仍然能够进行测量并将其收集的99%的数据发送回家。

此后不久，该航天器再次遇到了一个威胁任务的问题。飞船反复将自己发送到安全模式，这实际上关闭了飞船，并需要一系列耗时的任务来重新启动。但是，工程师们再次能够向航天器上传新软件以规避问题并保持AIM的功能。自那以后，新的软件补丁已经防止了一千多起类似事件在飞船上发生。

2019年，AIM的电池开始下降，但通过巨大的努力和独创性，任务运营团队保持了电池电量，使航天器能够继续返回数据。2023年初，电池性能大幅下降，这意味着航天器无法定期接收命令或收集数据。不幸的是，这个硬件问题不是一个可以远程修复的问题，卫星最终在2023年3月停止收集数据。

贝利说:“我们很难过地看到AIM走到了生命的尽头，但它能坚持这么久令人惊讶。“它为我们提供了更多的关于夜光云和大气重力波的数据和见解，这是我们从未期望过的。”

尽管该航天器已经看到了最后一片夜空，但科学家们将在未来几年继续研究AIM的数据。至于航天器本身，它将在2026年重返大气层时慢慢失去轨道高度并烧毁。

“仍有数千兆字节的AIM数据需要研究，”科罗拉多州博尔德大气和空间物理实验室的AIM副首席研究员兼高级研究科学家科拉·兰德尔说。“随着我们的模型和计算能力不断提高，人们将利用AIM数据集做出更多发现。”