内容摘要：這張影像中的美國國家航空航天局中層大氣冰高層大氣物理學（AIM）任務有助於美國國家航空航天局了解地球大氣層和太空之間的邊界區域。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局（神秘的地球uux.cn）據美國宇

這張影像中的美國國家航空航天局中層大氣冰高層大氣物理學（AIM）任務有助於美國國家航空航天局了解地球大氣層和太空之間的邊界區域。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局（瑪拉·約翰遜·格羅）：在從距地麵約350英裏的軌道上研究地球最高的雲層（極地中間層雲層）以造福人類16年後，美國國家航空航天局的中間層冰高層大氣物理學（AIM）任務結束了。
AIM最初定為兩年任務，由於其高科學回報而多次延期。盡管AIM多年來一直麵臨各種障礙——從軟件故障到硬件問題——但一個令人難以置信的敬業團隊使該航天器的運行時間比任何人預期的都長。2023年3月13日，飛船的電池在經曆了幾年的性能下降後出現故障。多次嚐試維持航天器的電力供應，但無法收集更多數據，因此任務現已結束。
位於馬裏蘭州格林貝爾特的美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的AIM任務科學家迭戈·詹奇斯說:“AIM致力於研究大氣層和太空之間的大氣區域。”“AIM幫助了解這一區域對於深入了解低層大氣如何影響太空天氣至關重要。”
這種雲被稱為夜光雲，在夏季的黃昏時分可以看到，通常出現在靠近北極和南極的高緯度地區。在任務之前，科學家們知道這些類型的雲隨緯度、季節和太陽活動而變化，但不知道為什麽。這項任務旨在通過測量雲形成環境的熱、化學和其他屬性來了解變化並研究雲形成的原因及其與氣候變化的聯係。

2011年7月2日，夜光雲出現在加拿大艾伯塔省埃德蒙頓的上空。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局/戴夫·休斯
“美國國家航空航天局的AIM是一次令人難以置信的成功任務，”AIM首席研究員、弗吉尼亞理工大學教授斯科特·貝利說。“它回答了一些核心問題，幫助我們了解了夜光雲和大氣重力波是如何隨時間和位置變化的。”
多年來，AIM取得了許多重大發現。迄今為止，來自該特派團的數據已導致近400份經同行評審的出版物。這包括對流星煙霧和火箭廢氣中的水蒸氣如何形成這些雲的研究結果，地球表麵附近的事件如何引發雲的變化，以及大氣中的冰如何引起神秘的雷達回波，這些回波是在夏季大氣的某些區域產生的。
隨著任務的進展，科學家們意識到AIM的數據還可以用於研究空氣中被稱為大氣重力波的波動。這些波在穿過大氣層時傳遞動量和能量。它們將地球表麵的天氣事件與遠離初始事件發生的大氣擾動聯係起來，包括在大氣層的最高層，它們可以幹擾GPS信號。
貝利說:“我們遇到了許多困難，但我們仍然從AIM獲得了令人難以置信的大量數據，因為我們真正優秀、英勇和勤奮的團隊每次都取得了成功。”
AIM的第一個障礙始於2007年發射幾個月後，當時電信接收器開始間歇性出現故障。通過巧妙利用無線電信號，該團隊能夠對航天器進行重新編程，以莫爾斯電碼進行通信，這使其即使在接收器停止工作後也能保持通信。雖然與航天器的通信速度比計劃慢了數千倍，但AIM仍然能夠進行測量並將其收集的99%的數據發送回家。
此後不久，該航天器再次遇到了一個威脅任務的問題。飛船反複將自己發送到安全模式，這實際上關閉了飛船，並需要一係列耗時的任務來重新啟動。但是，工程師們再次能夠向航天器上傳新軟件以規避問題並保持AIM的功能。自那以後，新的軟件補丁已經防止了一千多起類似事件在飛船上發生。
2019年，AIM的電池開始下降，但通過巨大的努力和獨創性，任務運營團隊保持了電池電量，使航天器能夠繼續返回數據。2023年初，電池性能大幅下降，這意味著航天器無法定期接收命令或收集數據。不幸的是，這個硬件問題不是一個可以遠程修複的問題，衛星最終在2023年3月停止收集數據。
貝利說:“我們很難過地看到AIM走到了生命的盡頭，但它能堅持這麽久令人驚訝。“它為我們提供了更多的關於夜光雲和大氣重力波的數據和見解，這是我們從未期望過的。”
盡管該航天器已經看到了最後一片夜空，但科學家們將在未來幾年繼續研究AIM的數據。至於航天器本身，它將在2026年重返大氣層時慢慢失去軌道高度並燒毀。
“仍有數千兆字節的AIM數據需要研究，”科羅拉多州博爾德大氣和空間物理實驗室的AIM副首席研究員兼高級研究科學家科拉·蘭德爾說。“隨著我們的模型和計算能力不斷提高，人們將利用AIM數據集做出更多發現。”