NASA研究太阳的科学家们可没闲着

　　美国国家航空航天局(NASA)近日选出了一个新的太阳研究计划，其卫星计划于2023年发射。

　　这个NASA的新任务主要观测空间环境，具体是辨识太阳风中的粒子以及辨明它们对当地空间环境的影响。NASA计划拨款6260万美元，在2023年7月1日之前完成任务的设计、航天器建造和发射等。

　　该任务名为太阳无线电干涉仪空间实验(Sun Radio Interferometer Space Experiment, SunRISE)，将由6个和烤面包机一样大的6U立方星完成。其中4颗用于正常的科学探测，其余2颗用于在轨备份。每颗卫星都配备了一对太阳能帆板和用于通讯和数据传输的天线。

　　这6颗卫星相互之间将保持10km的距离对低频射电进行观测，而这些低频射电通常会被地球大气吸收。6颗卫星各自接收到太阳的无线电信号之后会将它们通过干涉仪组合在一起，因此它们组成的阵列可以形成一个巨大的射电望远镜。

　　该任务由NASA/JPL（喷气推进实验室）管理，密歇根大学的Justin Kasper领导。Justin Kasper同时还是帕克太阳探测器上一个载荷仪器的PI（首席科学家）。

　　这些卫星将在周期为25小时的超同步轨道上运行，轨道高度比同步轨道高约300-1000千米。这类轨道有时也被称为“坟墓轨道”，因为同步轨道的卫星在寿命结束后将抬升轨道遗弃在此。卫星部署将由Maxar公司的“轨道载荷运输系统”执行。

　　科学目标

　　“SunRISE卫星用于定位和测量与日冕物质抛射(CMEs)相关的无线电信号来源，”Jim Lux(NASA-JPL)介绍说。CMEs是发生在太阳表面的一种粒子和辐射的爆发过程，它会将等离子体抛射到行星际空间并对地球附近的卫星和航天员等产生影响。

　　卫星形成的阵列将对这些在行星际空间高速飞行的太阳粒子进行追踪。科学家们希望通过追溯它们的来源来理解这些粒子束流何时、怎样发生以及加速机理。

　　卫星阵列同时还会测绘太阳的磁力线分布，这使得卫星在追踪粒子辐射的同时也有能力追踪磁化等离子体。

　　SunRISE计划还将为月球或火星计划提供关键数据。好奇号火星车在2012年前往火星的途中就曾经利用搭载的粒子探测仪测量过途中的粒子辐射环境，结果并不乐观。结果显示这些粒子辐射足以对前往火星的航天员造成威胁，因此航天员需要额外准备。而SunRISE的数据将有助于预测在给定CMEs的条件下相应的粒子辐射将于何时到达何地。

　　卫星阵列在观测目标时也会采取一些新技术。每个卫星上的探测器都将持续记录各自附近的无线电信号。之后阵列将会下传数据，地面的分析过程将会定位信号的来源，就像天线指向一样。

　　此外一个学生团队也计划利用SunRISE来观测木星或其他外行星的射电爆发过程。

　　与其它太阳任务的联动

　　除了一个为期一年的前期计划以外，SunRISE在2023年发射时还将与其它正在进行的太阳任务进行串联。

　　“帕克太阳探测器和太阳轨道器都可以对CMEs在可见光波段进行成像，”Kasper说。“我们可以通过这些图像与无线电波段图像的叠加搞清楚高能粒子是在哪里被加速的。”

　　帕克太阳探测器和太阳轨道器都安装了辐射探测仪，它们收集的数据能让科学家们了解到太阳活动波及的范围。其中帕克太阳探测器将在离太阳很近的距离上进行探测。

　　“除了这些图像以外，我们还将太阳探测器的就位测量数据拿来比较，”Kasper说。“能把不同位置的不同观测数据同时拿来比较是极好的。”

　　NASA在2017年选出了两个符合“机遇探索工程”的任务，SunRISE就是其中之一。另一个任务是大气波动实验(Atmospheric Waves Experiment, AWE)，旨在通过国际空间站研究重力波在大气中的影响，计划于2022年实施。

　　第25个太阳活动周即将开始（我们现在在第24太阳活动周的末期，所以现在日面上比较干净，没有什么黑子和日珥），SunRISE计划已经摩拳擦掌，跃跃欲试，即将在它的舞台大展身手。