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中国科学家设想到太空追逐“日食”探秘太阳风暴

作者:计算机信息
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-13

来源:新华社:2018/8/16 10:06336030

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中国科学家预想太空追逐“日食”探索太阳风暴

日全食(由美国宇航局德鲁克米勒(M . Druckmuller)拍摄)

月球遮挡太阳形成的日全食不仅是一次壮观的震撼,也是科学家观察日冕的绝佳机会。然而,这样的机会太短暂、太少,而且转瞬即逝。中国科学家最近提出了一种新的观测模式,利用地球的屏蔽在太空中形成另一种“日食”,通过长期高精度的观测来探索太阳风暴。美国“帕克”号太阳探测器12日发射,开始了人类历史上第一次“触摸”太阳的日常旅程。经过七年的飞行,它将进入日冕去寻找答案。同样研究日冕,中国科学家的计划是深入地球的阴影。

robing Xian,中国科学院国家空间科学中心的研究员,说日冕,太阳的高层大气,温度高达数百万摄氏度。太阳风暴经常发生,并将对卫星、导航、通信等产生严重影响。然而,由于观察能力的限制,人类并没有完全意识到日冕的物理规律。日冕加热机制曾被《科学》杂志列为当代天文学八大未解之谜之一。

robing Hin说:“在地球上观察日冕是非常困难的,因为虽然日冕的温度很高,但它的亮度还不到我们通常用肉眼看到的太阳身体亮度的百万分之一。”

他说,在自然条件下,日冕只能在日全食时观察到。然而,日全食的数量非常少。日全食只能持续几分钟。有时可观测的位置位于海洋上,有时天气条件不利于观测。因此,日全食的日冕观测非常有限。

观察太空日蚀的概念图(由受访者提供)

据介绍,科学家根据日蚀总量的原理设计了一种叫做日冕仪(coronagraph)的仪器,它使用人工挡板阻挡来自太阳身体的光,从而观察日冕发出的光。然而,日冕会受到杂散光、晕影等的影响。如果在地球上使用,它也会受到地球大气散射、天气和其他条件的影响。

“我们从月球遮蔽太阳形成日食的原理中学习,并认为地球也可以用作盾牌。我们可以把望远镜放在太阳和地球之间的线的远端来观察日冕。”罗冰显然说过。

robing的团队经过计算发现,最合适的观测点离地球约140万公里,位于太阳和地球的第二个拉格朗日点附近。这里,望远镜可以在日地重力和轻微推力的作用下,以与地球相同的角速度围绕太阳旋转,太阳、地球和望远镜的相对位置保持不变,地球可以完全遮挡太阳,从而获得长期高精度的日冕观测数据。

近日,由罗宾仙生、中国科技大学沈成龙教授和中国科学院微卫星创新研究所王亚民博士组成的研究团队以“地球覆盖天空侵蚀”的观测理念参加了在深圳举办的“首届杯”未来技术创新竞赛,并跻身30个获奖项目之列。

观察空间日食概念图(由受访者提供)

robing表示,实施该计划仍面临两大技术挑战:第一,为了获得尽可能长的观察时间,探测器需要长时间保持在地球的阴影区域,没有太阳光照射,使用传统的太阳能电池阵列无法解决探测器的供电问题;其次,当探测器与地球一起围绕太阳旋转时,惯性加速度和日地重力之间存在轻微的不平衡,这需要额外的推力来补偿。

“目前,我们正在进一步演示各种解决方案,例如使用放射性同位素电源来解决功率问题,以及使用轨道优化和高比冲推进器来解决重力补偿问题。另一个计划是将太阳帆航天器部署在合适的太阳照明区域,并用系绳将其与位于阴影区域的日冕探测器相连,系绳不仅可以为探测器供电,还可以利用太阳帆上阳光产生的压力来平衡重力。”罗冰贤说:“对于要采用的具体方法以及是否还有其他更好的方法,仍有必要进行更深入的研究。”

他说理解太阳是人类理解宇宙奥秘和揭示生命规律的重要途径。此外,太阳经常爆发,这将影响卫星、电网、海底电缆、输油管道、飞机、定位和导航、通信以及人类赖以生存的其他高科技系统。因此,人类需要有太阳爆发的预警能力来应对太阳风暴的影响。

“如果‘地球覆盖日蚀’计划能够实施,它将大大增强现有的日冕观测能力,有望帮助解开日冕加热和太阳风暴的秘密,它还可以服务于空间环境预测和应对太阳风暴对人类技术系统的影响。”罗冰显然说过。

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