NASA的AWE任务将发射到国际空间站，它将通过地球的自然气辉研究大气波及其对空间天气的影响，为未来的卫星通信和跟踪提供信息。NASA 的"大气波实验"（Atmospheric Waves Experiment，简称 AWE）任务计划于 2023 年 11 月 9 日发射到国际空间站（ISS），它将利用地球天空中自然的、虚无缥缈的辉光来研究地球大气中的波。

美国国家航空航天局（NASA）大气波实验（AWE）绘制全球中间层重力波特性图的效果图。通过分析中间层的气辉，AWE 将增进我们对大气重力波对空间天气和卫星通信影响的了解。资料来源：美国国家航空航天局

AWE 由位于犹他州北洛根的犹他州立大学空间动力学实验室建造，将安装在空间站的外部。从这个位置，AWE 将俯视地球，跟踪空气中被称为大气重力波（AGW）的起伏。

AGW 主要起源于大气层的最底层，可能由龙卷风、飓风甚至雷暴等强天气事件引起。这些天气事件会瞬间将高密度空气团向上推入大气层，然后空气又重新下沉。这种上下晃动通常会在云层中留下明显的波纹图案。

AGWs 一直延伸到太空，在那里它们造成了所谓的太空天气--我们星球周围区域能量的剧烈交换，可能会扰乱卫星和通信信号。亚博将在高度约为 54 英里（87 公里）的大气层测量 AGW，该大气层被称为中顶层。

这张照片展示了大气重力波（AGWs）引起的云模式。大气低层较温暖、较稠密的空气中含有较多的水分，因此当风和风暴等天气事件将这些空气推向高空时，这些水分就会在波峰处形成云。图片来源：Alexa Halford 提供

犹他州立大学物理学教授、此次任务的首席研究员迈克尔-泰勒（Michael Taylor）说："这是第一次在中顶点这个通往太空的门户对大气中的 AGWs，尤其是小尺度的 AGWs 进行全球测量。更重要的是，这是我们第一次能够量化 AGWs 对空间天气的影响"。

在 AWE 将进行测量的中顶层，AGW 通过大气中被称为气辉的彩色光带显现出来。AWE 将通过记录红外光中气辉的变化来"看到"这些波，因为红外光的波长太长，人眼无法看到。在这些高度，我们的大气层降到了最冷的温度--低至华氏零下 150 度（摄氏零下 101 度）--红外线的微弱光辉也达到了最亮。

通过观察红外气辉随着气波的移动而变亮和变暗，AWE 将使科学家们能够计算 AGW 的大小、功率和散布，这是前所未有的。它还被设计用来观测较小的 AGW，探测气辉中的短尺度涟漪，而以前的任务会错过这些涟漪。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的 AWE 任务科学家 Ruth Lieberman 说："AWE 将能分辨出比卫星在这些高度通常能看到的更细的水平尺度的波，这也是这项任务的独特之处。"

在空间站的有利位置，AWE 的高级中间层温度绘图仪 (AMTM) 仪器将扫描空间站下方的中间层。亚博的高级中间层温度绘图仪由四个相同的望远镜组成，共同构成一个宽视场成像辐射计，这是一种测量特定波长范围内光亮度的仪器。不同波长的相对亮度可用于绘制温度图，进而揭示 AGW 在大气中的移动情况。这将是迄今为止对 AGW 及其对高层大气影响进行的最彻底的研究。

作为前往空间站的有效载荷，AWE 需要进行四次关键的安全审查。在 2023 年 7 月的最后一次审查中，该任务成功通过了空间站有效载荷认证。此次认证的一部分内容是戴着宇航员手套进行"锋利边缘"测试，以确保 AWE 在空间站外部进行安装和维护时的安全。

AWE是NASA首次尝试进行此类科学研究的任务，目的是深入了解地面和空间天气的相互作用可能如何影响轨道上的卫星通信和跟踪。

AWE 安装到国际空间站后，团队的工作重点将是与科学界和公众分享仪器的数据和结果。