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美国宇航局选择立方体卫星来评估太阳日冕中热等离子体的起源

天文学与空间 2022-08-27 00:01:14

西南研究院 模拟CubIXSS成像光谱仪在太阳耀斑的一分钟内(顶部)和活动区域的一个多小时内会看到什么

在探测器的顶部,太阳的四幅图像通过不同的滤光器拍摄,这些滤光器阻挡不同的x光波长(“颜色”)

在探测器的底部,来自太阳上每个点的整个X射线光谱向侧面扩散,从而可以详细测量日冕中每个点的温度和等离子体成分

(太阳图像被旋转,所以太阳北极指向右边

)

信用:SwRI 美国宇航局选择了西南研究院领导的立方体卫星成像X射线太阳光谱仪(CubIXSS)来测量太阳日冕——其最外层大气——中数百万度高温等离子体的元素组成

纳米卫星预计将于2024年发射,作为另一次卫星发射的辅助有效载荷

CubIXSS将确定太阳耀斑和活跃区域中热等离子体——高度电离气体——的起源

太阳表面强而复杂的磁场集中称为“活跃区”

这些地区经常产生强烈的太阳活动,包括爆发性的“太阳风暴”,如太阳耀斑和日冕物质抛射

SwRI首席科学家博士说:“太阳耀斑的发生是因为活跃区域的磁场变得如此扭曲和纠结,以至于它基本上‘迅速’恢复到不那么纠结的形状。”

阿米尔·卡斯皮,任务的领导者

“这一瞬间释放出大量能量,我们将其视为太阳耀斑

" 太阳耀斑将该地区的太阳等离子体加热到数千万摄氏度

这比太阳日冕的其余部分要热得多,日冕的温度通常在1到几百万度之间,比太阳表面的温度要高得多,太阳表面的温度只有6000度左右

卡斯皮说:“我们真正不知道的有趣的事情之一是,太阳耀斑中有多少等离子体在日冕中被直接加热,有多少等离子体在太阳低层大气中被加热,然后被输送到日冕。”

“立体望远镜将测量来自这些现象的x光,让我们解开这个谜

" 由SwRI设计的立方体卫星成像X射线太阳分光计的布局,该分光计已被美国航天局选定为即将到来的空间任务

CubIXSS将测量太阳日冕中元素的丰度,以确定太阳耀斑和活动区域中热等离子体的起源

信用:SwRI 标准立方体卫星是一个10厘米的立方体,体积为1升,被称为“1U”

“立方体占据了其中的六个单位,或者6U,大约一个鞋盒或两个面包的大小

它将携带多台光谱仪来测量来自太阳的不同波长或“颜色”的X射线,包括一种新型的X射线成像光谱仪来确定太阳日冕中某些关键元素的含量,这反过来将使卡斯皮能够识别等离子体被加热的位置

卡斯皮说:“一些元素物种——某些离子——只能存在于特定的温度范围内,因此了解哪些元素更普遍有助于我们创建温度图。”

“以前的观测表明,日冕中某些元素的比例高于太阳的其他区域

通过测量这些元素在每个温度下的丰度,我们将能够知道加热的等离子体来自哪里

" CubIXSS将是同类设备中第一个常规测量特定波长的太阳X射线辐射的设备,这不仅有助于确定太阳元素的丰度,还会对地球产生直接影响

来自太阳的x射线会导致地球高层大气的膨胀,这会增加低轨道卫星的阻力,并改变其轨道

它们还会引起地球电离层的变化,电离层是高层大气中的带电区域,会影响无线电通信

“尽管看起来我们正在做的事情很学术,但研究太阳对生活在地球上的人来说非常重要

它驱动着我们星球上发生的几乎所有事情,”卡斯皮说

“日冕物质抛射和太阳耀斑会影响卫星和无线电频率,干扰地球和太空卫星的通信

理解这些事情是如何发生的对于理解它们发生的原因非常重要,这将有助于我们预测这些“太空天气”事件并减轻它们的影响

" CubIXSS的工作将于2021年底开始,预计发射日期为2024年底

CubIXSS包括美国宇航局戈达德太空飞行中心和科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室的主要仪器贡献

SwRI还与海军研究实验室、洛克希德·马丁太阳和天体物理学实验室、波兰科学院空间研究中心和麻省理工学院林肯实验室合作,提供关键科学支持

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