“星舰”发射。图片来源：Joe Marino/UPI/Shutterstock

本报讯 去年11月18日，美国太空探索技术公司新一代重型运载火箭“星舰”在美国博卡奇卡发射基地升空。然而，发射约3分钟，“星舰”一级与二级火箭分离后就在墨西哥湾上空约90公里处爆炸。此后任务控制中心与“星舰”失去联系并启动自毁系统，“星舰”在大约150公里的高度第二次爆炸。

然而，这两次爆炸不只是任务失败那么简单。8月26日，一项发表于《地球物理研究快报》的研究发现，上述大爆炸在电离层“炸”出了一个有史以来最大的“洞”。这个洞绵延数千公里，持续了近一个小时。

这次爆炸对电离层的扰动程度让俄罗斯科学院日地物理研究所大气物理学家Yury Yasyukevich感到惊讶。“这意味着我们并不了解大气中发生了什么。”他补充说，这种现象可能会对未来需要精准卫星导航的自动驾驶汽车产生影响。

电离层是地球大气层的一个区域，位于海平面以上约50到1000公里。太阳辐射导致中性大气被电离成电子和离子，后者不断与中性大气相互作用，从而产生了稳定存在的电离层。

而电离分子与中性分子的比例取决于海拔和纬度等因素。这一比例影响了全球导航卫星发射的无线电波在电离层中传播的速度。更为重要的是，这一比例的变化对无线电频率有不同的影响。Yasyukevich解释说，这使得研究人员能够通过比较两种不同频率无线电波的传播速度实时测量电离量。这些数据一直被用来揭示从地震到地下核试验等是如何影响电离层的。然而，自然和人为的干扰会使电子和离子重新结合成中性分子，从而暂时抵消太阳辐射的影响。

Yasyukevich团队检查了北美和加勒比地区2500多个卫星导航信号地面接收站的公开数据。他们发现，“星舰”爆炸产生的冲击波传播速度超过了音速，导致墨西哥尤卡坦半岛至美国东南部地区上空电离层变成了一个中性大气区域——形成了一个电离层空洞，并持续了近一个小时。

Yasyukevich说，即使“星舰”没有爆炸，其尾气也会引发化学反应而产生暂时性的电离层空洞。不过，冲击波本身带来的影响显然要大得多。

研究人员指出，电离层扰动不仅会影响卫星导航，还会影响通信和射电天文学研究。随着火箭发射频率的增加，这些影响可能会成为一个更大的问题。（徐锐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1029/2024GL109284