圖為5個西彌斯太空船的藝術圖

圖為美國宇航局描繪的進入南北極的地球磁場線

圖為西彌斯在地球軌道排成一列的示範圖

圖為西彌斯在進行旋轉平衡測試

據國外媒體1月28日報道，美國宇航局的五個新的探測器可能看起來像個小矮子，但它們都肩負著崇高的任務：通過地球磁場來捕獲誘發地球最變幻莫測的極光產生的太空風暴。

極光是在南極與北極天空可見的一種現象，類似緩慢移動的絲帶波動。然而，極光偶爾也會變得十分動態，這與科學家所謂的磁性層亞暴相關。亞暴發生時，太陽風使得地球磁氣圈能量超載，從而向地球放射帶電粒子。這些原子和分子與地球表面發出的電子束相互撞擊形成極光。儘管亞暴發生的前因後果科學家已經十分清楚，但究竟是什麼最終觸發了超載的磁氣圈從而導致亞暴發生仍然是個謎。

由於以往的單個太空船研究無法確切探明亞暴開始的地點和時間，因此，NASA此次的西彌斯（THEMIS——熱輻射成像系統）計畫將在不到一個月時間內使用5顆相同的人造衛星進行協同測量，將首次對太陽風暴的產生以及其如何形成極光噴發（即北極光）進行全面的研究。這些衛星就緒後，每４天將在軌道上排成一行，日日夜夜去捕獲亞暴的起源——堆積在地球磁場某處的暴風雪的高能粒子，看它如何觸發極光的。預計在此後的兩年時間裡將能夠觀測到30次亞暴現象。

「我們相信，這項計畫將宣告對日地關係屬性的瞭解進入一個新時代。３０多年來，人們一直以極大的熱情尋找這些磁暴的起源，」 西彌斯任務的首席調查人、加拿大大學伯克利太空科學實驗室的瓦西裡斯-安潔洛普羅斯說，「知道觸發地點將幫助我們識別此現象中正確的物理學。」 安潔洛普羅斯參與建造了這5個太空船。

西彌斯研究人員表示，從太陽風暴堆積的亞暴粒子與地球大氣相互作用是導致微光波和顏色變化、並伴隨最引人入勝的極光出現的主因。但從表面上看，美妙的太空天氣還被證明是嚴重太空風暴的製造者，威脅到軌道上宇航員的生命安全，干擾通信，損害人造衛星，導致電力系統中斷。

一個聯合發射聯盟「德爾塔」-2火箭被指定於美國東部時間2月15日下午6:07，在19分鐘的發射窗口開放時間內，將攜帶5顆西彌斯科學衛星，從佛州的卡那維拉爾角空軍基地發射。此任務縮寫為THEMIS，西彌斯，是希臘正義女神，代表歷史事件與亞暴期間宏觀交互作用。

西彌斯之家

一個西彌斯與洗碗機大小相當，5個西彌斯太空船幾乎是一樣的，每一個都有其機器人同胞連接的軌道槽。其實，只有4個探測器要求完成美國宇航局計畫為期二年的這一2000萬美元的任務。第五個是多餘的，但爭著讓它們全都進入發射也沒有什麼不可。

「西彌斯是美國宇航局首次用一個火箭發射5個衛星，」 西彌斯項目經理彼得-哈維表示，「這可以讓探測器獨自進入太空。」發射之後，首個探測器，取名探測器A將在其它4個探測器的上方，而其它4個則像花瓣似的展開。探測器將可望連續擴大8次，從1米變成20米長。每一個西彌斯探測器裝備有11台儀器，包括一對望遠鏡，6個電場儀器，2個不同的磁力計和1個分析機。「我們的想法是讓探測器盡可能簡單，不像地面儀器那麼複雜，」哈維說。

附加的複雜儀器包括一些20全天空中攝像站和分佈在美國阿拉斯加州和加拿大的地面磁力計，來輔助完成西彌斯探測器的發現。

發現亞暴

為掃瞄地球磁場和查明亞暴的起因，西彌斯研究人員計畫在不同軌道不時擺動一下他們的探測器，高度範圍從地球半徑的10倍到30倍（地球半徑大約6,378公里）。

「問題是亞暴始於靠近地球某處太空的一個點上，幾秒鐘就可以經過月球軌道，」安潔洛普斯說，「因此，單個衛星難以發現亞暴出現的時間和起點，因此，軌道上需要多個太空船。」

多餘那個西彌斯和其它2個探測器將指定在10倍地球半徑大的太空軌道上日日夜夜進行掃瞄，另外2個探測器將在地球上空20倍地球半徑處的充當太空站進行監測。最後，探測器將在距離地球30倍地球半徑的太空中進行4天的軌道運行。它們的飛行路徑還將讓5個探測器每４天在軌道上排成一行，研究人員希望這時將是捕獲亞暴的黃金時期。

「這多麼令人激動，這些微型探測器將運行到月球的半路中，」哈維說。這種分配將讓西彌斯探測器來評估2個候選位置：一個接近地球到月球的中間點；另一個亞暴發起點更近。「現在，我們無法爭取讓它們去哪一個位置，」哈維說，「最後的儀器將進入最好的軌道。」

亞暴觸發機制的確定對於最終的定論至關重要，因此，西彌斯計畫將是一次公平的裁決。此外，由於亞暴很可能是形成太空風暴的基礎，因此，此項研究也將有助於科學家理解太空氣候及其對磁氣圈中衛星和人類的影響。