拥抱太阳：Sunrise阵列的目标

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/SIdEBY5iwctRAG4I7hbqrg

美国宇航局的一项新任务将研究空间天气，以确定太阳粒子风暴的特征及其对当地空间环境的影响。美国宇航局已拨款6260万美元，用于设计、建造和发射这项任务，最迟在2023年7月1日之前完成。太阳射电干涉仪空间实验(The Sun Radio Interferometer Space Experiment, Sunrise)，将由一组6颗自由飞行的 6U立方体卫星（6U CubeSats） 组成，每颗卫星的大小约为一个小烤面包机大小。由于至少需要四颗卫星才能满足科学要求，因此卫星阵列上有两颗在轨备用卫星。每颗卫星进入轨道后，将部署一对太阳能电池板供电、多根天线用于通信和数据采集。每两颗卫星将相距约10公里以内，并将观测被地球大气层阻挡的低频无线电波。由于每颗卫星都会对太阳活动的射电波进行成像，这些数据将在一个称为 干涉测量（interferometry） 的过程中进行组合，因此这六个单元基本上就像一个巨大的射电望远镜。密歇根大学的Justin Kasper将领导Sunrise任务，该任务由 美国宇航局喷气推进实验室（NASA JPL 管理。Kasper也是帕克太阳探测器上的一个仪器的主要研究者）。

Sunrise阵列将每隔25小时，在“标准地球同步轨道”之上300至1000公里的“超级地球同步轨道”上绕地球运行一次。这有时也被称为 "坟场轨道"（graveyard orbit），因为地球同步卫星在运行寿命结束后，会在那里去往地球。空间技术公司Maxar将使用有效载荷轨道传送系统将Sunrise部署在其超级地球同步轨道上。

Sunrise的科学目标

"Sunrise旨在测量与 日冕物质抛射（ coronal mass ejections，CME） 相关的射电辐射源的位置和形状，"Jim Lux（NASA-JPL）说。CME是在太阳表面附近发生的爆炸，将粒子和辐射释放到星际空间，对宇航员和卫星都有影响。Sunrise的射电阵列将追踪这些太阳粒子爆，因为它们在远离太阳并穿过内太阳系时膨胀，并向外冲出。通过追踪这些粒子暴的起源，科学家们希望了解这些巨大的粒子喷流是如何开始的，从哪里开始的，以及是什么使它们加速到如此高的速度。该阵列还将绘制出太阳的磁场线，首次追踪这些从太阳表面到行星际空间的磁场线。这种能力将使该任务能够跟踪磁化等离子体以及粒子辐射。Sunrise将为未来前往月球和火星的长期任务提供重要数据。2012年，火星探测器"好奇号"携带了一个粒子探测器，部分是为了研究前往红色星球途中的辐射环境，而它发现的情况十分严峻：辐射和高能粒子会对人构成威胁，NASA在宇航员前往火星之前必须做好准备。Sunrise将有助于提高对特定CME的粒子和辐射何时何地到达火星的预测。Sunrise阵列使用一种有趣的方法来观察目标。基本上，每个卫星的探测器将几乎连续地记录来自所有地方的无线电信号。然后阵列会传输回数据，地面上的处理程序将定位信号源。一个学生团队还计划利用Sunrise的观测结果来观察来自木星的射电波，可能还有其他外行星的射电波。

与Sunrise协同的项目

Sunrise的主要任务预计为一年，在2023年发射时，它将与其他正在进行的太阳任务协同工作。"Parker太阳探测器（Parker Solar Probe）和太阳轨道器（Solar Orbiter）都可以在可见光下对日冕物质抛射进行成像，"Kasper说。"我们可以在它们的整体喷发图像上'画出'我们的射电图像，以弄清楚粒子加速到高能的地方。"Parker和太阳轨道器也都配备了机载辐射探测器，使研究人员能够确认一个事件的广泛性。Parker将足够接近太阳，当它们经过航天器上空时，Parker将能看到无线电发射事件。"我们将有我们远程图像的大图景和太阳探测器的局部测量进行比较，"Kasper说。"能够将这些不同地点的观测结果进行比较，这将是非常棒的。"

Sunrise是2017年美国宇航局 "机遇项目"的探索者任务（Explorer Missions of Opportunity program）中被选中的两项任务之一。另一项入选的任务是 大气波实验（Atmospheric Waves Experiment, AWE），该任务将从2022年开始从国际空间站研究地球大气中的引力波。在第25个太阳周期（Solar Cycle #25）期间，随着太阳的磁力活动的增加，看着Sunrise的展开，将是非常有趣的。