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研究太阳高能粒子起源的开发一款游戏寻路实验

天文学与空间 2022-08-17 00:01:11

由美国宇航局戈达德太空飞行中心的Lina Tran拍摄 UVSC探路者是一个光谱日冕仪,它是一个阻挡太阳明亮面以显示周围日冕的仪器

这里显示的是在NRL进行热真空测试后进行的检查

功劳:伦纳德·斯特拉坎 美国国家航空航天局和美国国家航空航天局的联合项目

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海军研究实验室致力于研究太阳高能粒子——太阳最危险的辐射形式——的起源的实验准备发射

UVSC探路者——紫外分光仪-日冕仪探路者的简称——将搭乘美国国防部太空测试计划-3 (STP-3)任务的主要航天器STPSat-6飞往太空

STP-3计划在11月11日之前由联合发射联盟的阿特拉斯V 551火箭发射升空

22日,来自佛罗里达州卡纳维拉尔角空间站

太阳高能粒子是一种对太空探索构成重大挑战的太空天气

当太阳以如此高的速度向太空发射高能粒子,以至于一些粒子在不到一小时的时间内到达9300万英里外的地球时,就会发生太阳粒子风暴或SEP事件

一股股强大的粒子流会对宇宙飞船造成严重破坏,并使宇航员暴露在危险的辐射中

“UVSC探路者”号将窥视太阳外层大气的最低区域,即日冕,据信是太阳粒子的发源地

虽然太阳在最活跃的时候几乎每天都会喷发,但在任何给定的11年太阳周期中,只有大约20次破坏性的太阳粒子风暴

科学家无法可靠地预测哪一种会产生SEPs,也无法预测其强度

理解并最终预测这些太阳风暴对于未来的太空探索至关重要

“这是一个探路者,因为我们正在展示新技术和新方法来预测这种类型的太空天气,”美国宇航局的天体物理学家伦纳德·斯特拉坎说

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华盛顿特区海军研究实验室

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和任务的首席调查员

“目前,还没有真正的方法来预测这些粒子风暴何时会发生

" 太阳爆发的特写镜头,包括太阳耀斑、日冕物质抛射和太阳高能粒子事件

荣誉:美国宇航局戈达德太空飞行中心 理解和预测SEPs UVSC探路者是日冕物质抛射仪,这是一种阻挡太阳明亮面以显示日冕物质抛射的仪器

大多数日冕物质抛射仪都有一个带一系列遮光罩的光圈,这些遮光罩可以阻挡太阳并减少杂散光

UVSC探路者的新奇之处在于,它使用了五个独立的光圈,每个光圈都有自己的遮光器——显著增强了日冕的信号

在日冕中,科学家期望找到最终成为太阳高能粒子的特殊粒子群

不仅仅是太阳大气中的任何规则粒子都能被激发到SEP

相反,科学家认为SEPs来自于居住在日冕中的种子粒子群,它们已经比它们的邻居热10倍左右,能量也更大

这些可能来自明亮的能量爆发,称为耀斑,或者是日冕中的强磁场区域,称为电流片

需要一些先前的高能太阳活动来点燃种子粒子

偶尔,太阳释放出大量的太阳物质云,称为日冕物质抛射

这些爆炸会在他们前面产生一个冲击波,就像在一艘高速行驶的船前面的波峰一样

斯特拉坎解释说:“如果日冕物质抛射速度足够快——至少每秒600英里——它会产生一次冲击,这种冲击会把这些粒子卷走。”

“粒子从冲击中获得了如此多的能量,它们变成了SEPs

" 与大多数在可见光下拍摄图像的日冕仪不同,UVSC探路者是独一无二的,因为它与测量紫外光的分光计相结合,紫外光是一种人眼不可见的光

通过分析日冕中的光线,研究人员希望能够确定种子粒子何时出现

科学家们已经从近地视角例行观察到了SEPs距离它们的起源有9300万英里

因为种子粒子只存在于日冕中,所以不可能直接测量它们

UVSC探路者旨在通过在紫外光中遥感这些难以捉摸的粒子的特征来观察它们

“我们对他们知之甚少,”美国大学的马丁·拉明说

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海军研究实验室物理学家和UVSC探路者的科学带头人

“这真是一个开创性的观察

" 美国宇航局的立体卫星图像显示,日冕物质抛射之后是一系列太阳高能粒子

信用:美国宇航局/立体声 SEP群的影响是严重的

当涉及到航天器时,它们会烧毁电子设备,破坏卫星的计算机程序,损坏太阳能电池板,甚至会使用于导航的航天器追星器迷失方向

这种效应就像在暴风雪中行驶然后迷路:SEPs填满了追星者的视野,失去了自我定位的能力,它偏离了轨道

对人类来说,SEPs是危险的,因为它们可以穿过宇宙飞船或宇航员的皮肤,在那里它们可以破坏细胞或DNA

这种损害会增加晚年患癌症的风险,或者在极端情况下,会在短期内导致急性放射病

(在地球上,我们星球的保护磁场和大气层保护人类免受这种伤害

)1972年8月,在阿波罗16号和17号任务之间,发生了一系列巨大的太阳耀斑,提醒人们太阳活动和辐射构成的威胁

UVSC探路者实验标志着在理解空间粒子来自哪里以及它们在太阳系中如何演化方面迈出了重要的一步

这些数据将帮助科学家预测太阳爆炸是否会像我们预测地球上的恶劣天气事件一样产生有问题的粒子

预报将使航天器操作人员和宇航员能够采取措施减轻其影响

拉明说:“如果我们的想法是正确的,种子粒子将是辐射风暴的一个非常重要的信号,值得警惕。”

加入美国宇航局的太阳物理舰队 UVSC探路者是美国宇航局太阳物理观测站的最新成员

美国宇航局的太阳物理任务研究从太阳到地球和其他行星周围的空间,以及太阳不断流动的太阳风的最远极限的一个巨大的、相互联系的系统

UVSC探路者号提供了空间探索卫星的关键信息,使未来的空间探索成为可能

这次任务的观测将补充另外两个太阳观测站的观测

新的日冕仪将看起来离太阳865,000英里,而美国宇航局的帕克太阳探测器和欧洲航天局和美国宇航局的太阳轨道器将直接对太空进行采样,距离可达3

800万英里和26

分别距离太阳700万英里

斯特拉坎说:“我们希望协调的观测将有助于确定太阳粒子离开太阳时的演化。”

美国宇航局太阳物理部门的首席技术专家丹尼尔·摩西说:“美国宇航局的科学计划在从纯研究任务的结果中获得预测性空间天气工具方面有着悠久的历史。”

“美国航天局科学任务局、海军研究实验室和国防部STP计划之间的合作在这一领域特别富有成效

UVSC探路者延续了这一引以为傲的基础研究合作传统,有潜力开发一种具有预测能力的新型高效工具

" UVSC探路者是美国国家航空航天局和美国国家航空航天局

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美国国防部空间试验计划卫星-6上的海军研究实验室有效载荷

它与美国宇航局的激光通信中继演示(LCRD)一起飞行,该演示正在测试一种增强的通信能力,有可能将带宽增加到射频系统的10到100倍,从而使太空任务能够将更多的数据发送回家

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