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2020-02-17 15:12
那个追太阳的欧洲航天器,干什么去了?

本文来自微信公众号:Nature自然科研(ID:Nature-Research),原文作者:Jonathan O'Callaghan,头图来自原文供图


更新:太阳轨道载具已于2月9日按计划发射。


欧洲航天局即将发射一个航天器,在有史以来最近的位置拍摄太阳的照片,让科学家们首次看到这颗恒星从前不为人知的两极地区。该航天器被称为“太阳轨道载具(Solar Orbiter)”,它将与其它一系列太空任务和望远镜,共同开启太阳研究的新纪元。


伦敦帝国理工学院的Helen O’Brien表示:“还从未有人能在离太阳这么近的地方拍摄照片。”她负责管理太阳轨道载具的磁力仪,NASA也参与了相关的工作。“我们应该能看到一些漂亮的照片。”


2月9日,耗资5亿欧元(5.5亿美元)的太阳轨道载具将从佛罗里达的卡纳维拉尔角发射升空。这个航天器上装备有十种仪器,它的第一阶段任务是用十年的时间进入水星轨道。


O’Brien说,它的主要目的是研究太阳与太阳圈之间的相互作用。“能量会从太阳表面传播到星际空间,搞清楚这个过程是一件非常重要的事情。”


近距离接触


这个航天器最终的轨道将离太阳非常近,最近的地方只有4200万公里,即0.28个天文单位(地球与太阳之间的距离为1个天文单位)。在金星引力的协助下,航天器大约需要两年的时间来到达这个轨道。 


科学家们还希望利用太阳轨道载具,来研究到底是什么为太阳风提供了动力。太阳风是以每秒数百公里的速度,离开太阳外层大气(称为日冕)的粒子流和等离子体流。由于距离太阳很近,太阳轨道载具可以在太阳风的高能粒子因漫长的星际旅行而改变性质之前,就对它们的原始状态进行测量。


太阳轨道载具的主要科研任务阶段将于2021年11月开始,持续四年的时间。但是,如果任务得以延长(ESA的科学家也希望如此),该航天器将就进入第二阶段,这将使其可以首次对太阳的两极进行拍摄。任务控制人员将花几年的时间,利用金星的引力,增加航天器轨道与行星轨道面之间的夹角,当倾斜角最大增加到33度时,太阳轨道载具将能够向上越过太阳。


“我们将逐步飞出黄道面,首次一窥太阳两极的真容,”Daniel Müller说,“我们认为,这是更好地了解太阳磁场活动周期的关键,因为每过11年的时间,太阳的磁极性就会发生变化,导致北极和南极互换。”Müller是太阳轨道载具项目的一名科学家、欧洲航天局欧洲空间研究与技术中心(European Space Research and Technology Centre)的太阳物理学家。在此前的任务中,ESA和NASA的尤利西斯号探测器(Ulysses spacecraft)曾在1990年代和2000年代飞越过太阳的两极,但尤利西斯号上并没有相机。


太阳轨道载具上大部分由太阳能驱动的仪器设备,都有一层40厘米厚的钛防护罩。尽管它的前部将承受500°C的高温,但是因为防护罩的保护和宇宙的真空环境,位于其正后方的仪器温度将保持在50°C以下。


这些仪器中包括若干摄像头,它们将透过防护罩上的小孔,在比以往任何航天器都靠得更近的位置,拍摄太阳的图像。而航天器后方伸出的一个4.4米的长臂上,安装着磁力仪等仪器,可以测量太阳风的磁场。


轮番上阵


在太阳轨道载具之前,NASA于2018年8月发射的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)已经飞向太阳。帕克探测器即将成为距离太阳最近的航天器(仅0.04 个天文单位),但它并没有携带可以直接为这颗恒星拍照的相机。     


“这两项任务研究的是同一门科学,但使用的是不同的方法,”美国宇航局科学任务理事会(Science Mission Directorate)太阳物理学研究负责人Nicola Fox说,“肯定会有太阳轨道载具仪器全开、帕克太阳探测器也距离非常近的时刻。我们会进行一些非常酷的科研协作。”


Nour Raouafi来自约翰霍普金斯大学应用物理实验室,是帕克太阳探测器项目的一名科学家。他表示,该航天器将与刚刚于上月发布了第一组照片的夏威夷井上太阳望远镜(Daniel K. Inouye Solar Telescope)一道,共同成为“史无前例”的太阳研究热潮的一部分。“下一个十年,将会是太阳和太阳物理学研究的黄金时代。”  


原文以Spacecraft will take first-ever images of Sun’s elusive poles为标题发表在2020年2月8日的《自然》新闻上


本文来自微信公众号:Nature自然科研(ID:Nature-Research),原文作者:Jonathan O'Callaghan

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