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美国国家航空航天局SunRISE小型卫星下线

六个SunRISE小型卫星中的第一个在犹他州立大学空间动力学实验室的洁净室里展示,工程师们正在进行清洁工作。指向相机的是SmallSat面向太阳的一侧,包括其完全部署的太阳能电池阵列。

其中六颗小型卫星将协同工作,创建有史以来最大的射电望远镜,用于探测和跟踪危险的爆炸性太空天气事件。

在太空中建造一个6英里宽(10公里宽)的望远镜听起来可能像科幻小说。但通过六颗烤面包机大小的卫星的综合力量,这就是美国国家航空航天局的SunRISE:一台巨大的轨道射电望远镜,将有助于加深科学家对爆炸性太空天气事件的理解。这些现象产生的粒子辐射可能危及宇航员和太空技术,同时也会对地球上的通信和电网产生负面影响。

预计计划于2024年发射SunRISE(太阳无线电干涉仪空间实验的缩写),这些小型卫星中的第一颗已经在洛根的犹他州立大学空间动力学实验室(SDL)完成,该实验室与美国国家航空航天局签订了建造、测试和调试所有六颗卫星的合同。

这张有插图的海报显示了太阳爆发的耀斑和六个太阳升起的小卫星编队飞行。无线电爆发是由这些爆炸事件产生的,为了探测它们,卫星创建了一个巨大的虚拟望远镜——如图所示。

位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室的SunRISE项目经理吉姆•卢克斯说:“看到太空飞行器聚在一起真的很令人兴奋。”“几年后,这些卫星将形成一个巨大的太空望远镜,以地球表面不可能的方式观测太阳。”

每一颗小型卫星,或称SmallSat,都将作为一个天线,探测来自太阳过热大气层(即日冕)的无线电波爆发。它们配备了四个伸缩天线吊杆,延伸约10英尺(2.5米)形成一个“X”,将从约22000英里(36000公里)外绕地球运行,聚集在一起追踪一个虚拟射电望远镜。

在美国国家航空航天局的深空网络接收到来自所有六个小卫星的信号后,科学家们将使用干涉测量技术创建一个大口径射电望远镜,其宽度与相距最远的小卫星之间的距离一样宽,约为6英里(10公里)。

地面射电望远镜,如新墨西哥州标志性的卡尔•G•扬斯基超大阵列,经常使用干涉测量法来结合许多单个天线的观测能力。但与地面同类相比,SunRISE将有一个独特的优势:它将能够“看到”被我们星球上层大气电离层阻挡的长无线电波长。这意味着SunRISE将精确定位太阳射电暴或突发事件型无线电波发射在太阳日冕高处的爆发位置。然后,SunRISE团队可以在3D中创建他们位置的详细地图。

危险空间天气

太阳的日冕是活动的温床,强大的磁场和过热的太阳粒子在这里混合,伴随着太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)爆发。耀斑和日冕物质抛射反过来会加速太阳高能粒子,这些粒子也起源于日冕,对整个太阳系的人类活动造成危害。太阳射电暴与太阳高能粒子事件有关,已知其到达地球前数十分钟。

通过精确定位太阳射电暴的位置,SunRISE将说明对即将到来的太阳高能粒子事件的早期预警可能会有什么好处。如果科学家能够通过追踪太阳射电暴相对于日冕物质抛射发生的位置来定位粒子加速区域,他们就可以研究日冕物质抛洒是如何导致射电暴的。除了提供3D图像外,SunRISE还将绘制太阳磁力线的模式图,这些磁力线在产生射电暴时会延伸到遥远的行星际空间。该望远镜将不断观察太阳,寻找在整个日冕中随机爆发的射电暴。

这部动画展示了六个SunRISE SmallSat在探测太阳射电暴(显示为蓝色波纹),然后将数据(显示为绿色波浪线)传输到地球上的深空网络时,追踪虚拟太空望远镜。

密歇根大学安娜堡分校SunRISE首席研究员Justin Kasper表示:“此次任务的最终目标是帮助科学家更好地了解这些爆炸性太空天气事件的驱动机制。”“这些高能太阳粒子可能会危及未受保护的宇航员和技术。通过跟踪与这些事件相关的无线电爆发,我们可以更好地做好准备并了解情况。”

该任务的观测结果将与其他空间任务和地面天文台的数据结合使用。例如,当美国国家航空航天局的帕克太阳探测器快速穿过太阳射电暴时,SunRISE可能会对其进行成像,从而提供一个观察太阳高能粒子如何加速的机会。通过将SunRISE数据与美国国家航空航天局-欧空局太阳和日光层天文台(SOHO)的观测结果相结合,科学家们将能够确定CME在从太阳传播时如何以及在哪里触发不同类型的射电暴,以及有多少加速粒子到达地球附近。

更多关于使命

SunRISE是美国国家航空航天局探索者计划办公室太阳物理部门的一项机遇任务。机遇任务是探索者计划的一部分,这是美国国家航空航天局最古老的连续计划,旨在通过首席研究员领导的与科学任务局(SMD)天体物理学和太阳物理学计划相关的空间科学调查,提供频繁、低成本的太空访问。该项目由美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为SMD管理。SunRISE由位于安娜堡的密歇根大学领导,由加州帕萨迪纳的加州理工学院下属的JPL管理。


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