关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
NASA 的太阳动力学天文台可以称得上是信息时代的卫星。它旨在为研究太阳的科学家提供海量数据——该航天机构表示,该天文台每秒将返回约 1.5 亿比特关于地球宿主恒星的数据,或每天约 1.5 太字节。
这艘名为 SDO 的航天器计划于周三上午 10:26 从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空进入轨道,天气允许的情况下。其数据流非常宽广,以至于该天文台将在新墨西哥州拉斯克鲁塞斯附近拥有专用的一对 18 米无线电天线供下行链路使用;该卫星的地球同步轨道将使其始终处于新墨西哥州的无线电范围内。
SDO 收集的数据应有助于改进太阳活动预报及其产生的空间天气,这可能会对地球及其周围环境造成严重破坏,带来带电粒子和辐射风暴。有了即将到来的太阳风暴的预警,轨道上的宇航员可以躲避到屏蔽舱中,公用事业公司可以加固电网以应对干扰,通信公司和军方可以将他们的卫星置于安全模式,飞机可以改变航线以避开最危险的高度和航线。(例如,地球的磁屏蔽在两极最弱,因此跨极地飞行将面临来自太阳风暴的更大风险。)
“我们的宏大目标是学习如何预测太阳将要做什么,”迪恩·佩斯内尔说,他是位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心的 SDO 项目科学家。他说,飞行员和宇航员希望提前数小时甚至数天知道太阳预报,而美国空军则希望提前数周获得通知以进行任务规划。“而我从科学角度感兴趣的是预测一年或十年后会发生什么,”佩斯内尔说。
为此,SDO 携带了三个科学仪器,包括大气成像组件,这是一组四个望远镜,每 10 秒以各种光波段(从可见光到较短波长的极紫外线)返回八张图像。这些波长揭示了太阳表面和上方翻滚的活动,例如爆炸性的太阳耀斑和环状日珥。每张图像都包含足够的像素——每边超过 4,000 个——可以填满 15 个高清电视屏幕。
第二个仪器,极紫外线变率实验,使用光谱仪将太阳的极紫外线分解成其组成波长,具有前所未有的分辨率。目标是跟踪太阳在极紫外线中的辐照度变化,高能光子在极紫外线中具有危险的冲击力,这可能使太阳物理学家能够将极紫外线中的变化与其他太阳现象联系起来。
但佩斯内尔对第三个仪器最感兴趣。“我认为最酷的一个是日震和磁场成像仪,”他说。该仪器监测磁通量并进行日震学读数,跟踪声波在太阳表面的传播。“它看起来非常像海浪,如果你能想象俯视海洋并看到波浪向各个方向传播,”佩斯内尔说。“嗯,如果你研究这些波浪,你可以推断出太阳内部正在发生什么。”
最近一项研究由美国国家海洋和大气管理局研究科学家艾丽莎·雷纳德领导,展示了如何使用日震学来跟踪太阳中旋转的等离子体流并以前所未有的精度预测太阳耀斑。但是,这种预测方法的好坏取决于其数据;目前,误报率高于 50%。来自 SDO 的日震学数据应该能够提高耀斑预报的可靠性,这将是对空间天气监测人员的一大福音。
SDO 是NASA 的“与恒星共生计划”中第一个取得成果的任务,该计划旨在更好地描述太阳活动如何影响地球上的生命。据 NASA 称,该任务的估计成本为 8.5 亿美元,包括五年的运行。但是,SDO 携带了近 1.5 公吨的机动燃料,很可能运行 10 年或更长时间。