NASA的LEXI将利用月球X射线视野揭开地球磁屏蔽的神秘面纱

美国国家航空航天局（NASA）的创新型 X 射线成像仪 LEXI 正在阿耳特弥斯（Artemis）计划下执行一项突破性的月球任务。一旦到达月球表面，LEXI将捕捉到前所未有的地球磁场全球图像，让我们深入了解地球磁场是如何保护我们免受太阳辐射并对空间天气做出反应的。

在这幅图中，LEXI 仪器搭载在 Firefly Aerospace 公司的蓝幽灵任务 1 上，该任务将向月球运送 10 个商业月球有效载荷服务（CLPS）有效载荷。 资料来源：Firefly Aerospace

LEXI 的月球任务

作为阿耳特弥斯计划的一部分，美国国家航空航天局（NASA）将向月球发送一台先进的X射线成像仪。 这个开创性的仪器将首次捕捉地球磁场的全球图像，磁场保护地球免受有害太阳辐射的伤害。

月球环境日光层X射线成像仪（LEXI）是美国国家航空航天局（NASA）即将进行的月球运送任务中的10个有效载荷之一。 该任务是商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分，计划于1月中旬从佛罗里达州肯尼迪航天中心搭载萤火虫航天公司的蓝幽灵着陆器发射升空。 LEXI将有助于NASA更好地了解地球如何应对空间天气--由太阳引起的空间动态状况。

NASA的下一次月球任务将携带一台名为LEXI（月球环境日光层X射线成像仪）的仪器，该仪器将首次提供地球免受太阳辐射的磁环境的全球视野。 资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心从月球观测地球磁场

一旦登月尘埃散去，LEXI 将启动、预热，并将焦点对准地球。 在六天的时间里，它将收集从我们星球巨大的磁层边缘发出的 X 射线图像。 这种全面的视角可以说明这一保护性边界是如何对空间天气和其他宇宙力量做出反应的，以及它是如何打开并允许带电太阳粒子流进入，从而产生极光并对基础设施造成潜在破坏的。

波士顿大学空间物理学家、LEXI 首席研究员布莱恩-沃尔什说："我们正试图了解地球空间环境的全貌。他说："如果没有经过多年的专门训练，很多物理知识都可能是深奥或难以理解的，但这将是你能看到的科学。"

了解磁层动态

当来自太阳的粒子流（称为太阳风）撞击地球磁场时，LEXI 将看到低能 X 射线。 这种情况发生在磁层的边缘，称为磁层顶。 研究人员最近已经能够通过其他卫星和仪器的拼凑观测探测到这些 X 射线。 然而，从月球的有利位置来看，整个磁层都将在 LEXI 的视野之内。

地球上的团队将夜以继日地跟踪磁层如何随着太阳风的强度而膨胀、收缩和改变形状。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家、美国宇航局LEXI项目负责人Hyunju Connor说："我们希望首次看到磁层呼气和吸气。当太阳风非常强时，磁层会收缩并向后推向地球，当太阳风减弱时，磁层又会扩张。"

LEXI 团队在波士顿大学包装仪器。 资料来源：迈克尔-斯宾塞/波士顿大学

捕捉磁重联现象

当磁层的磁场线与太阳风中的磁场线合并时，会释放出高能粒子，这些粒子会降落到地球的两极。 这可以帮助研究人员回答有关这些事件的一些悬而未决的问题，包括它们是否同时发生在多个地点，是持续发生还是突然发生等等。

这些射入地球大气层的太阳粒子可以造成绚丽的极光，但也会损坏绕地球轨道运行的卫星或干扰地面电网。

康纳说："我们希望了解大自然的行为方式。通过了解这些，我们可以帮助保护我们的太空基础设施。"

历史背景和未来影响

CLPS 的交付并不是 LEXI 的首次太空之旅。 包括沃尔什在内的戈达德团队建造了这台仪器（当时称为STORM），以测试在宽视场范围内探测低能X射线的技术。 2012年，STORM通过火箭发射到太空，收集了X射线图像，然后落回地球。

它最后被放在戈达德的一个陈列柜里，一放就是十年。 当美国国家航空航天局（NASA）发出呼吁，希望能以有限的预算快速完成CLPS项目时，沃尔什想到了这台仪器，以及它能从月球表面看到什么的潜力。

他说："我们要打破玻璃--不是字面上的意思--而是将其移除、修复和翻新，这样我们就能回顾过去，获得前所未有的全球画面。我们更换了一些老旧的光学元件和其他部件，但仪器整体状况良好，现在可以再次飞行了。我们可以从中获得很多非常丰富的科学知识"。

在 CLPS 模式下，NASA 正在投资月球商业运送服务，以促进行业发展并支持长期的月球探索。 作为 CLPS 送货的主要客户，NASA 的目标是成为未来飞行的众多客户之一。 NASA 戈达德是 LEXI 的主要科学合作者。 美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理萤火虫号"蓝幽灵"月球着陆器携带的10个CLPS有效载荷中的7个的开发工作，其中包括LEXI。

编译自/scitechdaily