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    具有历史意义的太阳轨道器发射——研究太阳的两极

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      牛顿

      太阳轨道器发射了历史性的任务,研究太阳的两极探测器的漫长旅程正在进行中。

      美国佛罗里达州卡纳维拉尔—欧洲制造的太阳轨道飞行器航天器正式进入太阳。其飞行器重量达到3,790磅。北京时间2月10日12时03分,在卡纳维拉尔角空军基地的41号航天发射场,一枚美国联合发射联盟(ULA)阿特拉斯五号火箭上的航天器升空。这架经验丰富的发射器以一种独特的方式飞行,具有一个13英尺宽(4米)的整流罩和一个单一的固体火箭助推器。

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      太阳轨道飞行器发射53分钟后,按照计划与火箭分离。紧接着几分钟后,该项目团队就与航天器建立了联系。这是美国联合发射联盟在新年伊始的发射任务,看起来很顺利。

      我们得到了它的信号。我们新追踪站的定位跟踪目标显示在图1到图6上。

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      太阳轨道飞行器搭乘美国联合发射联盟的 Atlas V火箭日落时在卡纳维拉角发射升空。(图片来源:ULA)。

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      欧洲航天局的太阳轨道飞行器在美国佛罗里达州卡纳维拉角空军基地的41号发射台上准备发射升空。(图片来源:Amy Thompson)

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      图为2019年3月21日准备发射期间,美国的Atlas V火箭搭载着欧空局的太阳轨道飞行器在佛罗里达的肯尼迪航天中心的两仪有效载荷处理设施中的整流罩。(图片来源:S. Corvaja/ESA)

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      2019年3月21日,欧空局的太阳轨道飞行器在德国奥托布伦的IABG测试中心进行了太阳能板阵列的展开测试。(图片来源:S. Corvaja/ESA)

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      悬挂在上方的太阳能板用来模拟太空中的失重。(图片来源:S. Corvaja/ESA)

      太阳轨道飞行器是欧洲航天局(ESA)和美国宇航局(NASA)的合作项目。该任务预计将传回史无前例的数据和图像以及我们对太阳极地区域的首次观测图像,其背后的团队人员都为此而激动不已。

      欧空局科学主任Günther Hasinger在接受太空网采访时说:“无论何时发射什么东西,都会令人无比兴奋。当火箭发射的光撞进你的瞳孔,声波传入你的鼓膜时,你的心中会涌起无与伦比的幸福。”

      他还说:“这项任务对于科学来说无比重要。它是如此的珍贵,以至于我们都希望它顺利进行。”

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      欧洲航天局的太阳轨道飞行器将首次拍摄太阳两极的直接图像(图片来源:航天器:ESA/ATG medialab;太阳:NASA/SDO/P.Testa(CfA))。

      科学家们在20多年前,即1999年首次提出这一任务。欧空局官员最初计划在2008年至2013年间执行这一项目。然而,由于技术上的困难和任务的重组最终将发射推迟到2020年

      欧空局太阳轨道飞行器项目经理塞萨尔·加西亚说:“航天器的热保护系统是(少数)挑战之一。”

      多年来,技术的发展使该小组能够更好地保护航天器及其超敏感仪器套件。哈辛说,为了保证低温状态,该飞船设有一324磅(即150公斤)的隔热板,它可以承受高达970华氏度(即520摄氏度)的温度。

      哈辛说:“太阳轨道飞行器将进入太阳上温度相当于披萨饼烤箱一般的地区,为此,飞行器设有一个非常复杂的隔热板,可以保护它不受太阳的伤害,当我们想看太阳的时候,这些小窥视孔会打开,但随后会关闭,因为这些仪器非常敏感。”

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      卫星上的太阳能发电板由许多层钛箔组成,形状上类似于三明治,并且每一层钛箔(以及卫星上的部分装置)都被涂有一种用来制造太阳能卫星的被称作“太阳黑”(SolarBlack)的特殊金属化合物。涂层的成分是磷酸钙,一种同样被用于制造人类骨骼假肢的化合物,它能够减少人体的排斥反应。

      这层覆盖了卫星表面大部分的类似于骨质的涂层,具有热稳定性和导电性,并且不会在执行任务的过程中脱落。加西亚(García)说,白色是一种典型的卫星涂料用色,因为它能够很好地反射太阳光。但不幸的是,它有一个突出的缺点:颜料的颜色会随着暴露在紫外线辐射下的时间的增长而变黑。这会大大影响卫星的热稳定性,还会对飞船上的装置产生不利的影响。

      团队非正式的将这颗太阳能卫星命名为“黑鸟”(Blackbird),作为与其特殊的热稳定系统的关联。

      另一个挑战是要确保机载仪器不会干扰卫星对磁场的测量工作。据加西亚(García)透露,卫星的清洁问题同样是一个挑战。

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      他对Space称,这些仪器对颗粒状的污染物非常敏感,任何类型的残渣,尘埃颗粒或是零碎的头发都会为这些科学仪器带来灾难。加西亚(García)同样还称,卫星同样对水蒸气十分敏感。事实上,卫星上装载的这些较为敏感的天文望远镜不会在一次任务中开启过长时间,因此所有残留的水蒸气都会在望远镜执行下一次任务前全部蒸发。

      在周五(2月7日)举行的卫星发射前的新闻发布会上,加西亚(García)还称,卫星表面比它所需的清洁程度还要干净,为了使仪器能够像我们期望的那样完成任务。“这会是最清洁的一次发射活动”加西亚(García)对Space如是说。

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      这个信息图描绘的是一套由10个科学仪器组成的用来研究太阳的太阳系轨道飞行器。它分为两种类型:本地观测和远程观测。本地测量设备检测关于飞船本身的环境条件。远程观测仪器则检测在大尺度距离上发生的事。(图片来源:S. Poletti/ESA)ESA( 欧洲航天局)正领导着太阳系轨道飞行器这项任务,其中NASA(美国国家航空和宇宙航行局)出资负责运载火箭和飞行器中10个仪器中的一个部分。而NASA为了总共花费的资金大概是3.86亿美元,再加上ESA出资的8.77亿美元,这项任务一共耗资约15亿美元。(García说Space正参与的研究机构和大学不能被要求去计算每个单独的仪器所花费的价钱。)

      太阳系轨道飞行器是被设计用来近距离研究太阳的。它主要的科研目标是解决太阳是如何形成和控制日球层(或称为太阳风层:在太阳系周围巨大的保护气泡)和为什么这个气泡在随时间改变这两个主要问题的。

      科学家们相信解决问题的关键在于:了解太阳的极区情况。太阳系轨道飞行器将成为第一个为这个神秘区域成像的飞行器。“我们相信这个区域存在解决太阳活动周期谜题的关键信息”ESA的太阳轨道飞行器的项目科学家Daniel Müller说道Space。

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      “所有我们看见的影响是太阳的磁场导致的”他又说道。就像任务团队成员曾经说过的,太阳轨道飞行器将揭露所未有的细节,把太阳上发生的事情和日球层里发生的事情联系起来。

      这个探测器的观测将帮助建立一个因果关系来研究在太阳范围发生了某事件的同时我们在近地环境观测又看到了什么现象,德国麦克斯韦普朗克研究所的太阳系研究中心主任Sam Solanki说道Space。

      索兰基在对2018年8月发射的美国宇航局突破记录的探测器中指出“这是对帕克太阳探测器的一种极好的赞美,它采取了现场测量,但不能看到完整的图像,”

      具有历史意义的太阳轨道器发射——研究太阳的两极

      在地球和金星上的重力辅助机动将使得太阳轨道飞行器改变倾斜度,从不同角度观测太阳。从最初的巡航阶段,一直持续到2021年11月,太阳轨道器将执行两次围绕金星和一次围绕地球的重力辅助机动作,去改变航天器的轨道,来引导它朝向太阳最内侧的区域。第一次太阳近距离通过将发生在2022年,大约是地球到太阳距离的三分之一。(图片来源: s. poletti / esa) 直到2025年,太阳轨道器才能第一次仔细观察太阳的两极,届时太阳轨道器将达到黄道面上方17度的轨道,地球和其他行星将在那里绕轨道运行。宇宙飞船将通过重力辅助飞越金星到达这个有利位置,这将增加它的倾角。

      太阳轨道飞行器的最陡峭的观点,33度以上的黄道,到2029年,航天器将进入一个预期的延长任务(将开始于2026年12月)。这个角度将提供太阳极地区的最佳图像,尽管在整个任务中,航天器将传回这些从未见过的地区前所未有的数据。但现在,太阳轨道飞行器将飞向太阳,完成几次金星的飞行,然后近距离研究我们的恒星。 初步的科学测量预计在5月,全面的科学操作开始于2021年11月,当飞船的成像器上线。

      参考资料

      1.Wikipedia百科全书

      2.天文学名词

      3.Amy Thompson-Crushlove,xhf.F,✧*。٩(ˊᗜˋ*)و✧*。,慕阳,夜未央。庭燎之光

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