金泽大学理工研究域电子信息通信学系的尾崎光纪副教授、八木谷聪教授，以及京都大学生存圈研究所的大村善治特任教授等人组成的联合研究团队宣布，成功对人工抑制宇宙中的电子加速至辐射能量的等离子体波动（即合唱波辐射）生成机制进行了解析。通过利用地面或宇宙中的电磁波进行等离子体环境的人工控制的新技术，有望为减少宇宙应用基础设施中因辐射导致的电子电路老化和故障作出贡献。相关研究成果已于10月17日发表在国际学术期刊《Geophysical Research Letters》上。
图1：是否施加人工电波对合唱效应辐射增长的影响
是否施加人工电波对合唱辐射增长的影响。在未施加人工电波的情况下（上图），合唱效应辐射随着频率上升而产生。而在有人工电波的情况下（下图），生成产生合唱效应辐射的非线性电流的电子运动被人工电波所干扰，合唱效应辐射的生成被抑制。（供图：金泽大学）
地球周围的宇宙空间中，存在一种高能状态电子交错飞散的 “辐射带” 区域。为保护人造卫星上的电子电路免受太空辐射的损害，采取防护措施是必不可少的。
作为辐射带电子生成的主要原因，被称为 “合唱效应辐射” 的电磁波起到了自然加速器的作用，将低能量的电子加速为高能辐射带电子。
此次，研究团队重点探索了如何通过抑制生成改变电磁波频率电流的非线性电子运动，来人工控制合唱效应辐射的生成。
研究团队调查了有无人工电波对合唱效应辐射生成的影响，发现通过施加具有适当频率和振幅的人工电波，有效抑制了合唱效应辐射的产生。研究表明，产生合唱效应辐射的非线性电子运动的运动状态，会因施加人工电波的影响而发生变化。
此外，由于施加人工电波抑制了合唱效应辐射的生成，也有可能降低辐射带电子的生成率。研究发现，通过调整人工电波的频率和振幅，人类可以人为控制辐射带中可能产生的合唱效应辐射以及由其加速的辐射带电子。
尾崎副教授表示：“随着太阳活动进入最活跃的 ‘极大期’，活跃的宇宙等离子体环境可能引发如卫星定位服务误差增加或通信中断等宇宙天气灾害。我们希望不仅能在了解现状和预报方面贡献力量，还能通过 “控制” 宇宙等离子体的这一新技术为应对这些灾害做出贡献。为此，我们计划在不久的将来开展利用人工电波的实验提案，以验证此次解析结果的准确性。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Geophysical Research Letters
论文：Suppression of nonlinear chorus wave growth by active control of gyroresonant interactions with electron hole deformation
DOI：10.1029/2024GL112218
