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日台合作科學衛星建功 顛覆極光電子加速區定論

2021-01-20中央社訊  文教

(中央社訊)國立成功大學和中央研究院自製高精密太空科學量測儀器,參與日本JAXA ERG衛星任務,最新研究發現極光電子加速區域達3萬公里高空,顛覆50年來科學界對極光電子加速區的定論。

成大今天發布新聞稿指出,這項最新研究已於日本時間1月18日晚間發布在國際期刊Nature(自然)出版社旗下的Scientific Reports(科學報告)。

極光(Aurora)是由太空中被加速電子撞擊地球高層大氣分子造成的發光現象,過去科學界認為電子加速區域大約是離地數千公里的地方,但具體高度是多少並不清楚,而台灣團隊打造的精密高解析LEP-e電子能量分析儀,為這次極光研究帶來重大突破。

研究結果顯示,電子加速區域可發生在離地3萬公里以上的高空,推翻一般認為極光加速主要發生在最高不超過2萬公里高空的觀點。這項研究可望延伸到應用在木星、土星等各類天體的極光加速機制。

成大表示,日本和台灣2016年合作升空ERG衛星,裝載精密完備的科學儀器,以量測太空環境中各種能量的電漿粒子及電磁場。其中,台灣團隊打造的LEP-e電子能量分析儀具有高方位角解析能力,精密量測具生成極光特性的電子。

台灣團隊指出,這是台灣第一次製作如此高精密和高解析的太空量測儀器,從設計、製造、校正到資料格式設定,都由台灣團隊一手包辦。衛星升空後,儀器在距離地表200公里至32000公里間觀測,是目前台灣自製儀器飛離地球最遠的紀錄,也是台灣唯一實質參與過電離層任務外的太空儀器開發團隊。

日本JAXA(日本宇宙航空研究開發機構)ERG(荒瀨號)衛星任務是探索地球輻射帶,了解當中相對論性粒子的加速機制,並對其中複雜的波動與粒子關係找出關鍵證據。台灣團隊2014年獲邀加入日本JAXA ERG衛星任務,負責打造專門量測太空相對低能量的LEP-e電子分析儀。

ERG任務對台灣而言是跨國合作典範,如今正值台灣第三期太空科技長程發展計畫初期,必須慎選太空科學研究課題與儀器開發項目,將研究經費花在刀口上,執行真正具國際性和前瞻性的研究項目。

ERG(Exploration of energization and Radiation in Geospace)衛星任務屬日本大型磁層科學衛星計畫,由日本JAXA宇宙航空研究開發機構主導,衛星搭載的科學儀器,分別由JAXA旗下的ISAS(宇宙科學研究所)、日本官方機構及日本多所大學共同設計與製造。

台灣ERG團隊由中央研究院天文及天文物理研究所、成功大學太空與電漿科學研究所共同組成,是ERG衛星任務唯一的日本海外儀器團隊。

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