NASA 準備發射衛星以探測太陽內外

太陽動力學天文臺將為太陽物理學家提供大量關於太陽的資料

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NASA 的太陽動力學天文臺可以稱得上是資訊時代的衛星。它旨在為研究太陽的科學家提供海量資料——該航天機構表示,該天文臺每秒將返回約 1.5 億位元關於地球宿主恆星的資料,或每天約 1.5 太位元組。

這艘名為 SDO 的航天器計劃於週三上午 10:26 從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空進入軌道,天氣允許的情況下。其資料流非常寬廣,以至於該天文臺將在新墨西哥州拉斯克魯塞斯附近擁有專用的一對 18 米無線電天線供下行鏈路使用;該衛星的地球同步軌道將使其始終處於新墨西哥州的無線電範圍內。

SDO 收集的資料應有助於改進太陽活動預報及其產生的空間天氣,這可能會對地球及其周圍環境造成嚴重破壞,帶來帶電粒子和輻射風暴。有了即將到來的太陽風暴的預警,軌道上的宇航員可以躲避到遮蔽艙中,公用事業公司可以加固電網以應對干擾,通訊公司和軍方可以將他們的衛星置於安全模式,飛機可以改變航線以避開最危險的高度和航線。(例如,地球的磁遮蔽在兩極最弱,因此跨極地飛行將面臨來自太陽風暴的更大風險。)

“我們的宏大目標是學習如何預測太陽將要做什麼,”迪恩·佩斯內爾說,他是位於馬里蘭州格林貝爾特的 NASA 戈達德太空飛行中心的 SDO 專案科學家。他說,飛行員和宇航員希望提前數小時甚至數天知道太陽預報,而美國空軍則希望提前數週獲得通知以進行任務規劃。“而我從科學角度感興趣的是預測一年或十年後會發生什麼,”佩斯內爾說。

為此,SDO 攜帶了三個科學儀器,包括大氣成像元件,這是一組四個望遠鏡,每 10 秒以各種光波段(從可見光到較短波長的極紫外線)返回八張影像。這些波長揭示了太陽表面和上方翻滾的活動,例如爆炸性的太陽耀斑和環狀日珥。每張影像都包含足夠的畫素——每邊超過 4,000 個——可以填滿 15 個高畫質電視螢幕。

第二個儀器,極紫外線變率實驗,使用光譜儀將太陽的極紫外線分解成其組成波長,具有前所未有的解析度。目標是跟蹤太陽在極紫外線中的輻照度變化,高能光子在極紫外線中具有危險的衝擊力,這可能使太陽物理學家能夠將極紫外線中的變化與其他太陽現象聯絡起來。

但佩斯內爾對第三個儀器最感興趣。“我認為最酷的一個是日震和磁場成像儀,”他說。該儀器監測磁通量並進行日震學讀數,跟蹤聲波在太陽表面的傳播。“它看起來非常像海浪,如果你能想象俯視海洋並看到波浪向各個方向傳播,”佩斯內爾說。“嗯,如果你研究這些波浪,你可以推斷出太陽內部正在發生什麼。”

最近一項研究由美國國家海洋和大氣管理局研究科學家艾麗莎·雷納德領導,展示了如何使用日震學來跟蹤太陽中旋轉的等離子體流並以前所未有的精度預測太陽耀斑。但是,這種預測方法的好壞取決於其資料;目前,誤報率高於 50%。來自 SDO 的日震學資料應該能夠提高耀斑預報的可靠性,這將是對空間天氣監測人員的一大福音。

SDO 是NASA 的“與恆星共生計劃”中第一個取得成果的任務,該計劃旨在更好地描述太陽活動如何影響地球上的生命。據 NASA 稱,該任務的估計成本為 8.5 億美元,包括五年的執行。但是,SDO 攜帶了近 1.5 公噸的機動燃料,很可能執行 10 年或更長時間。

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