美国航空航天局（NASA）戈达德空间飞行中心的研究人员正在小型化一项已有百年历史的技术来探测可能来自立方体卫星星座的电离层。电离层是干扰无线电波传输的重要大气层。
研究人员正在升级和小型化一个原型仪器上的电子零部件，该仪器原型称为“轨道电磁测深仪的浓度vs.高度”，简称为ECHOES。该仪器可用于“监听”来自地面观测站或者最终来自立方体卫星的电离层。
从左到右分别是戈达德空间飞行中心的研究人员Shing Fung（左）、Mark Adrian（右后）和Damon Bradley（右前）。Bradley手中拿着的即使小型化的ECHOES，将在今年晚些时候进行测试。
背景
依据电离层中电子的浓度和无线电波的频率，电离层将无线电波反射会地球，而不是允许其逃离到空间中。但是，来自太阳表面高能辐射瞬间爆发的太阳耀斑，能够引起电离化粒子数量的快速上升，因此改变粒子的高度和浓度。
ECHOES项目负责人Mark Adrian说：“重力牵引高浓度等离子（电离化气体）进入地球方向密度较低的更低高度，这是一个不稳定的结构。该运动导致电离层的混乱，和在你的早咖啡中倒入泡沫并无不同。这产生反射和折射无线电波的密度不规则或者结构，通常我们称之为干扰。”
为了能够测试电离层中的垂直电子密度，研究人员一直以来使用无线电波电离层探测仪，本质上是复杂的无线电波站。一个范围内的不同电波频率垂直发射进入电离层，然后由一个接收机接收和测量所返回信号或回波。
目标
当下的计划是在地面上使用ECHOES，组成一个支持空间-天气预测和实施电离层绘制的设备网络。但是，这些仪器也可以飞入空间，如通过立方体卫星星座，这样就可以实现对地球包络电离层顶部（大约在地球表现46到621英里的范围内）的同时、多点探测。
研究
探测技术已经至少有一个世界的历史了。但直到空间时代的开始，该技术才用于探测火箭和成熟的卫星任务，如1962年加拿大制造、NASA发射的“Alouette”；近期的一个例子是，NASA在一个称为“磁层-极光全球成像探测卫星”（IMAGE）的任务上发射了无线电等离子成像仪。此外，喷气推进实验室与其欧洲合作伙伴，提供了另一个探测仪，用于欧空局的火星快车任务的“地表下和电离层探测的火星先进雷达”
ECHOES联合项目负责人Damon Bradley表示：“基本上，我们正在做的是小型化一项已经有100年历史的接收机信号处理技术”。Bradley领导NASA土壤水分观测（SMAP）任务上辐射计的数字信号处理系统的研制，SMAP任务跟踪全球土壤-水分等级。“ECHOES本质上是一个使用基于空间的数字信号处理技术的低频雷达，这点与SMAP相同，但是实现的是电离层的探测，而非绘制全球土壤潮湿等级”。
测试
但在该小型化的仪器能够在空间飞行前，团队需要证实该仪器能够在相关环境中获取对密度的测量。作为其技术研发工作的一部分，团队计划将ECHOES电子系统和天线系统与其他仪器硬件集成，并在今年晚些时候在戈达德地球物理天文台进行测试。
意义
Adrian表示：“ECHOES仪器如果成功进行概念性验证，将把戈达德置于一个能与其他未来太阳物理学或行星机遇竞争的独特位置，尤其是那些包含立方体卫星和小卫星平台的机遇”
戈达德地球物理天文台是在多个科学领域先锋研究的家园，该项目的主要研究人员Mark Adrian计划在今年晚些时候在该210英亩的设施中测试电离层探测仪。
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