太阳磁暴是太阳系中最猛烈的爆发,不久研究人员将可以" 立体" 欣赏这一奇观。
美国国家航空和宇航局(NASA)正在研制并测试" 日地关系观测卫星STEREO(Solar Terrestrial Relations Observatories )" ,它由两艘几乎一样的无人宇宙飞船组成,可以捕捉高清晰度的太阳和太阳风三维图像,这是有史以来第一次立体测量太阳爆发。
按照NASA的计划,今年冬天将完成对这两艘航天器的测试,明年春天进行发射,开始其为期两年的征途。
这项计划耗资5 亿2000万美元,将为从事太阳和日冕物质抛射(CMEs)观测的科学家们开辟新的天地。强大的太阳爆发可以破坏保护地球的磁场,还会危及太空环境。CMEs跟太阳耀斑有关(科学家们还不确定哪个先发生),它产生的冲击波相当于一颗十亿吨当量的核弹。
科学家认为,进一步了解CMEs可以提高太空其后的预测精度,减轻它们对太空飞行器和宇航员的负面影响。比如,喷发产生的辐射会对正在执行任务的宇航员造成伤害。
科学家还相信,这个计划将帮助人类进一步认识太阳,揭示太阳跟地球的本质联系。
寻找外星人学会(SETI)的研究人员Laurance Doyle说:" 观测日冕物质抛射是这次发射的主要任务,此外它还会帮助我们更好的认识太阳这颗恒星——它的稳定性,未来对地球大气、气候和环境的影响。我们非常需要对太阳的进一步认识,它是地球一切生态系统的基础。"
上周在旧金山举行的美国地球物理联合会年度秋季会议上,NASA的科学家谈到了这次任务。
NASA科学家Michael Kaiser说,宇宙飞船将于明年五月底从卡拉维尔岬发射,两艘航天器将由一颗火箭携带升空,在几天后将分离,其中一个围绕月球运行,抵达地球背部某个位置,另一个的位置比它稍靠前一些。一个的轨道周期是344 天,另一个是388 天。
两艘航天器的大小都跟手推车差不多,但是太阳电池组展开后,它们的体积就达到了足球网那么大。每个航天器都携带16部仪器,它们由全球很多实验室的科学家研制,最后在约翰霍普金森应用物理实验室完成组装。
其中一个重要工具是SECCHI,它包含四部成像仪器和测量仪器。成象光学仪器的作用是不到一秒就互相拍摄一幅图像,纠正日光抵达航天器的时间偏差。
测量仪的作用则是研究日冕物质抛射的三维演进过程(从它们最初由太阳表面出发,穿越日冕,外大气层,直到最终进入太空)。这些仪器将捕捉喷发对地球的影响。
日冕物质抛射就是巨大的离子云向太空迁移,这是由于太阳大气中长期积聚的磁应力突然释放造成的。
航天器在太空航行90天后,就开始进行观测。飞船上的无线电设备将把数据传给美国海洋和太空管理局。
在制定STEREO计划之前,美国已经开展了一些准备工作,比如使用卫星对太阳进行了观测,还启动了一些计划,比如SOHO太阳观测卫星(Solar and Heliospheric Observatory)。
SOHO还在运行中,它每隔10到15分钟拍摄一幅太阳图像。但是,仅仅根据这些图像,科学家还是无法判断CMEs何时到达地球,何时离开。为了追踪CMEs的轨迹,就需要立体图像。
这次计划采用多种技术手段来预测CMEs的运动,并且对太阳内部活动构造出比较理想的模型。比如,科学家需要了解CMEs的运动速度有多快,相互之间有什么影响。
Kaiser说:" 对于太空天气预报,我们只达到了五十年代对地球的天气预报的水平。那时的预报员直到看见雨云来到头顶,才知道暴风雨要来了。我们则是只能看到离子风暴离开太阳,但是只能凭借猜测和模型计算出它对地球的影响。"(
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