为了确定非线性相互作用的相对重要性 ， 我们需要测量波场的演变和沿场线的粒子分布 。 在扩展任务中 ， 范艾伦探测器将为此类测量提供两个独特的机会 。 首先 ， 通过稍微调整一个航天器相对于另一个航天器的轨道相位 ， 我们可以将它们大致沿同一磁力线对齐 ， 从而对粒子和波场的场对齐演化进行采样 。
与计划于近期发射的日本地球空间能量和辐射探索航天器相配合 ， 将为我们提供第二次机会 ， 在不同的磁纬度同时采样波相互作用 。 根据设计 ， 样本将在比探头更高的磁纬度进行采样 。 使用探测器的三点测量将提供不同磁纬度的波粒子相互作用的更全局视图 ， 这对于量化非线性效应很重要 。
调查粒子损失定义粒子损失机制对于理解辐射带强度的动态变化至关重要 。 范艾伦探测器和相关的辐射带相对论电子损失气球阵列已经进行了量化粒子沉淀的联合实验 ， 粒子沉淀是粒子从辐射带散射到大气中 。 以测量相对论电子沿映射到辐射带的场线进入大气的降水量 。 在传送带内 ， 范艾伦探头测量导致这些损失的等离子体波 。
在所谓的哨声模式中 ， 波和电子沉淀调制之间观察到非常密切的相关性 ， 这表明能够消耗辐射带强度的损失可能在全球范围内发生 ， 时间尺度短至 1 到 20 分钟 。
在地磁暴期间可以迅速耗尽辐射带强度的另一个过程是发生磁层扭曲 ， 这可能导致粒子从磁层流出到行星际环境中 。
范艾伦探测器扩展任务的一个目标是了解降水和行星际粒子损失的相对重要性 。 航空局于3 月发射的磁层多尺度任务提供了一个理想的机会 ， 可以直接观察这些在磁层边界（磁层顶）逃逸的电子 ， 而范艾伦探测器则测量内部磁层损失以及导致这些损失的过程 。 在重大损失事件期间 ， 航天器将在白天掠过磁层顶区域以延长间隔 。 凭借其异常灵敏的高能电子传感器 ， 将直接测量逃逸的辐射带电子 。
振铃电流产生地磁暴期间中高能离子群（达到 keV）的积累在内部磁层中产生了热等离子体压力源 ， 驱动环绕地球的所谓全球“环流”系统 。 该环形电流控制磁场配置 ， 进而控制辐射带粒子的运动 。 高能离子还为一系列在辐射带粒子加速和损失中发挥重要作用的不同波模式提供能源 。
有一个令人惊讶的发现是 ， 很大一部分热等离子体压力是由动态小规模注入产生的 ， 这些注入可以快速（在几分钟内）将热粒子径向传输到内部磁层 。 已知这种注入在磁尾中很常见 ， 但以前被认为在内磁层中并不常见 。
注入的结构和发生率仍然未知 ， 传输的热等离子体量仍然很难量化 。 扩展任务将量化内部磁层中小规模注入的特性 ， 并探索它们在风暴期间热等离子体压力积累中的作用 。 最近对航天器轨道的调整将极大地促进这项研究 ， 这将同时进行两点径向对齐测量的节奏加倍 ， 这是量化动态注入特性所必需的 。
任务继续在过去 3 年中 ， 范艾伦探测器任务从根本上改变了我们对地球内部磁层和辐射带的理解 。
由于所有仪器都返回了质量数据 ， 航天器健康 ， 剩余的推进剂足以支持航天器继续运行下去 ， 我们预计扩展任务会带来更多高质量的出版物和科学发现 。 敬请关注！
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