欧洲空间局（ESA）的 CryoSat 卫星，原本设计用于监测极地冰盖和海冰，却意外地具备了精确测量地球磁场扰动的能力。这展示了卫星技术的独特创新。

在去年年底，已经运行近16年的 CryoSat 任务对其平台磁力计进行了远程软件升级。该磁力计安装在卫星上，用于确保卫星以正确的轨道高度运行，并引导其科学仪器对准地球表面的正确区域。因此，平台磁力计是一种操作仪器，最初并非设计用于生成关于地球磁环境的科学数据。

CryoSat 的主要功能是测量海冰厚度。它携带一种先进的雷达仪器，可以测量冰盖和海冰表面的微小变化，精度可达几毫米。作为 ESA 地球探测器卫星系列的一部分，CryoSat 已经生成了科学数据集，为我们提供了关于地球极地海洋、冰下湖泊以及冰盖的深刻见解。升级后的操作磁力计意味着 CryoSat 现在也能够以科学的精度测量地球磁层的变化，并利用这些数据来校准来自 ESA 专门用于观测磁场的地球探测器 Swarm 卫星的测量结果。这项新获得的能力实际上意味着 ESA 地球探测器系列中现在有两个磁力测量任务。Swarm（和 CryoSat）将与另一颗磁场测量 Scout 卫星 NanoMagSat 汇合，该卫星目前正在开发中。（背景延伸：NanoMagSat 是 ESA 探索计划的一部分，旨在利用小型卫星平台实现低成本、高回报的科学任务。《ESA Bulletin》2023 年第 176 期详细介绍了该项目的目标和技术规格。）

Swarm 仍然是 ESA 专门用于研究地球磁场的主要任务，而 CryoSat 仍然专注于测量和监测冰盖和极地海洋的变化。关键在于，CryoSat 的平台磁力计正被创新地用于测量地球更强的外部磁场变化。与其他非磁性任务中的其他平台磁力计相比，它提供了出色的数据，并且此次升级通过提供补充数据集来帮助地磁界。ESA 的 Swarm 任务经理 Anja Stromme 表示：“这是一项伟大的成就，极大地惠及了 Swarm 社区。”

今年年初，当一次特别强烈的 X 级太阳耀斑在地球大气层中引起地磁暴时，CryoSat 能够充分利用其新发现的技能。该事件始于 1 月 18 日，并造成了有记录以来最强烈的辐射风暴之一——人们能够在比平时低得多的纬度（从欧洲到墨西哥）目睹令人惊叹的极光。原因是太阳表面的一次爆发，释放出高能粒子，并在 25 小时内到达地球。在三天的时间里，CryoSat 能够贡献科学数据来测量地磁暴的强度。事实证明，CryoSat 的数据质量很高，并且与 Swarm 产生的数据互补。地球物理研究快报（Geophysical Research Letters）的这项研究中引入了一种数据分析方法，用于创建动画（见下面的视频），显示了太阳风暴期间太阳风暴对地球磁场的影响。

ESA 的 CryoSat 任务经理 Tommaso Parrinello 说：“这项创新既独特又令人兴奋。”他补充说，“这是关于利用过去 16 年来一直用于主动控制卫星在太空中的方向的现有系统的数据。从本质上讲，我们使用磁力计来感知地球的磁层，然后将信号发送到机载计算机以调整卫星的方向，确保其实现任务目标。这些测量的精度和低噪声水平已使科学界认识到它们作为科学数据的价值。因此，现在机载计算机会出于科学目的生成一个新的数据包。”

这种使用 CryoSat 的采集来创建磁力测量数据集的新能力，补充了 Swarm 任务的数据集，以零成本提供了独特的好处。Tommaso 指出，“随着两个任务都远远超出其设计寿命，未来还有许多令人兴奋的科学发现。”（背景延伸：地球磁层是地球周围由地球磁场控制的区域，它保护地球免受太阳风的有害影响。地磁暴是地球磁场受到太阳活动扰动时发生的现象，可能影响卫星运行、无线电通信和电力系统。相关信息参见《空间天气学导论》。）