范艾伦探测器

郑耀昕

范艾伦辐射带是指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能辐射层，由美国物理学家詹姆斯·范·艾伦发现并以他的名字命名。范艾伦辐射带分为内外两层，内外层之间存在范艾伦带缝，缝中辐射很少。范艾伦探测器（Van Allen Probes）原名为辐射带风暴探测器（Radiation Belt Storm Probes），是两艘用来研究环绕地球的范艾伦辐射带的自动控制太空船，它是美国宇航局指挥的范艾伦探测任务，属于与恒星共存计划中的一部分。这次探索对于了解辐射带的环境和辐射带的变异性，以研究太空船的操作、系统设计和派遣与规划太空人的安全领域和实际应用有重要意义。这两艘太空船于2012年8月30日发射。

本书旨在对于范艾伦探测器的任务即辐射带风暴探测器任务进行全面的介绍和分析，书中介绍了本次任务的目标和理论基础，分析了探测器所处的空间环境，重点介绍了探测器上搭载的多种仪器以及探测器上进行的重要实验。

全书由17章组成：1.辐射带风暴探测器任务的科学目标和理论基础；2.辐射带风暴探测器的任务和使命；3.辐射带风暴探测器的观测台及其运行环境；4.辐射带风暴探测器上电场和磁场的仪器套件和综合科学；5.辐射带风暴探测器上的电场和波仪器；6.辐射带风暴探测器上的相对论质谱仪；7.辐射带风暴探测器离子合成实验；8.美国宇航局范艾伦探测任务中辐射带风暴探测器针对高能粒子、组成和热等离子体的科学目标和概况；9.辐射带风暴探测器上相对论电子和质子望远镜，说明了其主要用于探测地球辐射带高能粒子群的特性；10.辐射带风暴探测器上的磁电子质子光谱仪；11.辐射带风暴探测器上的氦、氧、质子和电子质谱仪；12.辐射带风暴探测器上的工程辐射监测器；13.辐射带风暴探测器上用于测量相对电子损失的仪器及测量方法；14.辐射带风暴探测器对空间天气的探测能力并对已探测到的空间天气数据进行了分析；15.辐射带粒子的动态特性；16.用于说明能够捕获高能粒子的空间等离子体环境特性的辐射带新模型；17.辐射带风暴探测器的教育和公共推广计划。

本书不是一本个人专著，而是由来自美国约翰霍普金斯大学的Nicola Fox和美国西南研究所的James L.Burch两位科学家将众多论文编纂而成。本书全面而详细的介绍了美国宇航局的范艾伦探测器的各个方面，深入浅出，层次分明，可作为高层大气物理学、空间探测技术、空间物理学等领域的研究生和科研人员很好的参考书。

（中国科学院空间科学与应用研究中心）endprint