NASA 阿尔忒弥斯二号发射“击穿”电离层，引发 GPS 定位扰动

IT之家 11 月 5 日消息，最新研究指出，NASA 在 2026 年 4 月实施的阿尔忒弥斯 2 号（Artemis II）载人绕月飞行任务，对地球电离层产生了明显干扰，可能导致局部区域出现短暂的 GPS 定位偏差。

IT之家注意到，这项研究由中国台湾成功大学（National Cheng Kung University）的科研团队完成。研究小组利用多个高精度地面固定式 GPS 接收站网络的数据，这些站点被美国科研机构用于监测地震前地壳板块的微量移动。通过计算 GPS 信号从太空传至地面站的时间，团队还原了阿尔忒弥斯 2 号任务中太空发射系统（SLS）火箭飞越时，如何改变电离层内自由电子的密度。电离层是地球大气层中带电的部分，位于海拔约 50 公里以上的高空。

测量数据显示，阿尔忒弥斯 2 号发射时强大推力引发的电离层扰动，比以往其他火箭发射造成的干扰更为剧烈，强度最高可达 SpaceX 星舰（Starship）试飞后观测到的干扰的 10 倍。值得注意的是，根据起飞推力计算，星舰的动力是 SLS 火箭的两倍。

阿尔忒弥斯 2 号任务使人类在时隔 50 多年后再次进入月球空间。NASA 希望通过这项任务为后续载人登月奠定基础，并最终实现在月球建立长期驻留基地的目标。

在火箭发射过程中，地面 GPS 接收站检测到电离层电子密度发生变化，其影响相当于造成数米的定位误差。成功大学地球科学教授、论文共同作者 Charles Lin 表示，这种精度偏差足以让自动驾驶汽车偏离预定路线，甚至可能引发交通事故。

Charles Lin 向 Space.com 表示：“两米左右的定位误差，就足以导致自动驾驶汽车改变车道。这不仅可能对自动驾驶汽车产生重大影响，也会影响无人机的定位。”

GPS 接收器通过测量自身与 4 颗不同 GPS 卫星之间的距离，确定设备在地球表面任意时刻的位置。当高层大气中的自由电子浓度发生变化时，例如遭遇太阳风暴或火箭飞过之后，卫星信号抵达地面的速度就会加快或减慢，最终导致测量结果出现偏差。

美国 GPS 星座以及其他全球卫星导航系统（GNSS）的卫星，通常运行在距离地面约 2.02 万公里的轨道上，远高于电离层的顶部。因此，这些卫星发射的定位、导航和授时信号在抵达地面之前，必须穿过这一变化剧烈的大气层。

强烈的太阳风暴会将来自太阳的带电粒子能量注入地球大气层，导致 GPS 信号受到干扰，持续时间甚至可能长达数天。相比之下，火箭发射造成的影响要短暂得多。这种扰动主要由火箭箭体以超音速穿过高空大气层引发。火箭向上飞行时会产生冲击波，仿佛在电离层中直接打出一个空洞。

研究人员在阿尔忒弥斯 2 号发射后观测到了两个这样的空洞。其中一个由长约 65 米的 SLS 芯级火箭留下，另一个则由火箭上面级随后进行的两次发动机点火造成。在这两种情况下，形成的空洞都从美国东海岸延伸至西海岸，横跨整个北美大陆，长度约达 5000 公里，犹如两条巨大的飞机尾迹。

尽管 SLS 芯级火箭的动力十分强劲，但相比之下，第二级火箭在电离层内部点火造成的扰动更加明显。

这两次点火发生在火箭发射一小时多之后，地点位于海拔约 185 公里的高空。通过这两次点火，猎户座（Orion）载人飞船成功摆脱地球引力，踏上飞往月球的旅程。

Charles Lin 表示：“从地面向太空发射火箭，通常会产生这类影响，但在星际任务中进行轨道机动并造成这种扰动，此前我们还从未观测到过。未来，随着越来越多的任务前往月球和火星，这类空间天气效应将变得更加显著。”

这项研究目前已作为预印本发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）期刊。