17年后，一艘航天器首次回家

2023年8月12日，美国国家航空航天局的STEREO-A飞船将在太阳和地球之间通过，这标志着这项近17年的任务首次飞越地球。此次回家为航天器带来了一个特殊的机会，可以与美国国家航空航天局在地球附近的任务合作，并揭示对我们最近恒星的新见解。

美国国家航空航天局的STEREO-A宇宙飞船将于2023年8月12日穿越太阳-地球线。这次穿越发生在金星从太阳和地球之间经过的前一天，尽管从地球的视野来看，这颗行星将出现在太阳下方10度，并且在STEREO-A的视野之外。

2006年10月25日，在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射的双STEREO（太阳辐射观测站）宇宙飞船。STEREO-A（表示“前方”）在地球上领先，而STEREO-B（表示“后方”）落后，两者都绘制了类似地球的绕太阳轨道图。

在发射后的头几年里，双航天器任务实现了其里程碑式的目标：提供我们最近恒星的第一个立体或多视角视图。2011年2月6日，该任务实现了另一个里程碑：STEREO-A和-B在轨道上实现了180度的分离。人类第一次将太阳视为一个完整的球体。

华盛顿特区NASA总部的STEREO项目科学家Lika Guhathakurta说：“在此之前，我们被‘束缚’在太阳-地球线上——我们一次只能看到太阳的一面。”

这张合成视图显示了2011年1月31日出现的太阳，同时从美国国家航空航天局的STEREO航天器和美国国家航空宇航局的太阳动力学天文台获得了视图。这三种不同的观点使科学家能够同时捕捉到几乎整个太阳，数据差距很小。

多年来，该任务完成了许多其他科学壮举，研究人员研究了这两种航天器视图，直到2014年，任务控制在计划重置后与STEREO-B失去了联系。然而，STEREO-A继续它的旅程，捕捉到地球上无法看到的太阳景象。

2023年8月12日，随着航天器在绕太阳轨道上“环绕”我们，STEREO-A在地球上的领先优势已经发展到一周。在STEREO-A飞越前后的几周里，科学家们正抓住机会提出通常超出任务范围的问题。

太阳的三维视图

在飞越地球的过程中，STEREO-A将再次做早年与双胞胎所做的事情：组合视图以实现立体视觉。

立体视觉使我们能够从二维或平面图像中提取3D信息。这就是两个眼球如何从偏移的位置向外看世界，产生深度感知。你的大脑会比较每只眼睛的图像，这些图像之间的细微差异会揭示哪些物体更近或更远。

立体视觉是3D电影背后的东西，因为两个稍微偏移的图像被叠加在一起，红蓝3D眼镜确保每只眼睛只感知其中一个图像。戴着这种眼镜的读者将看到这幅太阳视图，它是由STEREO-A和美国国家航空航天局太阳动力学天文台（SDO）于2023年7月6日拍摄的太阳视图组合而成的。

STEREO-A将通过与美国国家航空航天局和欧洲航天局的太阳和日光层天文台（SOHO）以及美国国家航空宇航局的太阳动力学天文台（SDO）合成其视图来实现这种3D观测。更好的是，STEREO-A与地球的距离在整个飞越过程中发生了变化，优化了其立体视觉，以适应不同时间不同大小的太阳特征。就好像科学家们正在调整一台数百万英里宽的望远镜的焦点。

STEREO的科学家们正在利用这个机会进行急需的测量。他们正在识别活跃区域，即太阳黑子下方的磁性复杂区域，希望能发现通常在2D图像中丢失的关于其结构的3D信息。他们还将测试一种新的理论，即日冕环——经常在太阳特写图像中看到的巨大拱门——并不是它们看起来的样子。

马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的STEREO项目科学家Terry Kucera说：“最近有一种观点认为，日冕环可能只是光学错觉。”一些科学家认为，我们有限的视角使它们看起来有可能不是真正的形状。库切拉补充道：“如果你从多个角度来看，这一点应该会变得更加明显。”

太阳爆发内部

这不仅是STEREO-A在经过地球时会看到什么，而且是它的“感觉”，这可能会导致重大发现。

当一股被称为日冕物质抛射（CME）的太阳物质羽流到达地球时，它可能会干扰卫星和无线电信号，甚至导致我们的电网出现浪涌。或者，它可能几乎没有任何效果。这完全取决于嵌入其中的磁场，在太阳和地球之间9300万英里的范围内，磁场可能会发生巨大变化。

这张日冕图显示了逃离太阳的日冕物质抛射，它被图像中心的黑圈挡住了。STEREO-A在2023年7月17日拍摄到了这场由地球引导的CME喷发。日冕物质抛射被STEREO-A上的COR2仪器以有史以来最高的节奏（2.5分钟）捕捉到。

为了了解CME的磁场在到达地球的过程中是如何演变的，科学家们建立了这些太阳爆发的计算机模型，并随着每次新的航天器观测进行更新。但一个航天器的数据只能告诉我们这么多。

新罕布什尔大学教授、STEREO-a仪器的首席研究员托尼•加尔文说：“这就像盲人和大象的寓言——摸腿的人说‘它像树干’，摸尾巴的人说’它像蛇’。”“这就是我们现在在CME中遇到的问题，因为我们通常只有一两个航天器紧挨着测量它。”

在STEREO-A飞越地球前后的几个月里，任何指向地球的CME都将经过STEREO-A和其他近地航天器，为科学家提供急需的CME内部多点测量。

根本不同的太阳

STEREO-A在2006年发射后不久也曾接近地球。那是在“太阳极小期”，即太阳大约11年的高活动和低活动周期中的低点。

美国国家航空航天局太阳动力学观测站的图像显示，太阳在2019年10月处于太阳活动极小期（左），最后一次太阳活动极大期在2014年4月（右）。在太阳活动极小期，黑暗的日冕空洞覆盖着太阳，而在太阳活动极大期，明亮的活动区域覆盖着太阳。

库切拉笑着说：“当时太阳太安静了！我回头看数据时说，‘哦，是的，我认出了那个活跃区域’——有一个，我们研究了它。”“好吧，没那么糟糕，但很接近。”

现在，随着我们接近2025年预测的太阳活动高峰，太阳并没有那么昏昏欲睡。

Guhathakurta说：“在太阳周期的这个阶段，STEREO-A将经历一个根本不同的太阳。”“从中可以获得很多知识。”