先进的 X 射线监测仪器在 ESA CubeSat 上进行了太空测试,将作为美国国家海洋和大气管理局太空天气 Next Lagrange 1 系列卫星的运行空间天气有效载荷,目前计划于 2028 年发射,该卫星将运行 150 万颗卫星距离地球 km,密切关注太阳的喷发。
芬兰制造的 X 射线通量监视器于去年 8 月由欧洲的织女星火箭搭载在太阳风暴立方体卫星上发射升空——其大小相当于一本又大又厚的平装书。
这种精简版的全尺寸 XFM 仪器,正式名称为 XFM-CS,已经积累了一年多的数据,观察了数百个 X 射线耀斑,其中数十个与日冕物质的发生有关弹射(CME)。 CME 是一次巨大的爆炸,涉及一次从太阳喷射多达 10 亿吨的日冕等离子体,这加剧了太阳风,是太空天气的主要驱动因素。
“太空中的太阳 X 射线监测已经进行了很长时间,但仪器是宽带通量监测器,测量 X 射线耀斑的整体强度,”XFM 概念的发明者、芬兰 Isaware 公司的 Juhani Huovelin 解释道.
“我们的 XFM 设计是不同的,因为它还将耀斑分解为能谱,就太阳耀斑和 CME 之间的联系仍未解释的重要问题提供有价值的信息。我们在 Sunstorm 上的经验表明它可以准确测量非常强的光谱耀斑,但它也足够灵敏,可以探测到几乎静止的太阳的 X 射线光谱。”
CubeSat 是纳米卫星,其设计基于标准化的 10 厘米立方体元素。 ESA 通过其通用支持技术计划 (GSTP) 的 Fly 要素,利用它们为创新的欧洲技术提供早期飞行测试。
“Sunstorm 展示了在轨演示的价值,”ESA 立方体卫星系统部门的 Camille Pirat 评测道。 “它的飞行经验证明,XFM 能够在太空中运行并能够满足其规定的性能规格,帮助全尺寸仪器获得 NOAA 的泊位,同时产生高质量的科学数据。”
XFM 的全尺寸版本大约是 XFM-CS 的四倍,具有冗余探测器和扩大的观察孔径。 Juhani 补充道:“该仪器需要满足运行性能要求,这意味着它必须以秒为单位持续提供数据。XFM-CS 在 550 公里高度的近地轨道上,几乎一半的时间轨道上它看不到太阳,但 NOAA 太空气象卫星将位于深空日地系统的拉格朗日点 1 之外,没有任何东西可以遮挡 XFM 对太阳的可见性。
“XFM-CS 还受到地球磁场的空间辐射保护,因此我们能够使用更便宜的商用现成组件。全尺寸仪器需要能够在深空恶劣的辐射环境中工作并保持其性能的部件。 “
与当前 NOAA/GOES 相比,Sunstorm/XFM-CS 测量的 M 级 X 射线耀斑(浅色:1 秒分辨率的 XFM-CS;深色:60 秒分辨率的 XFM-CS;最深色:GOES/XRS 数据) : 欧空局
XFM 概念结合了新颖的硅漂移探测器技术,该技术是从三十年前同一个芬兰团队的成员应用于天体物理学研究的硅基技术发展而来的。 较早的版本是在 ESA 的 Smart-1 月球任务中飞行的——在进入月球轨道的过程中受到 2003 年“万圣节大太阳风暴”的影响——以及 BepiColombo 水星任务,芬兰的 SIXS 仪器将在那里测量太阳 X – 用于校准行星表面发射的 X 射线的射线和粒子。
Sunstorm 本身继续运行,Sunstorm 的制造商 Kuva Space 的 Janne Kuhno 指出:“我们很快就组装了承载仪器的平台。它当然必须是指向太阳的 – 并平衡这一要求与如此小的平台的热管理转向解决了一个小挑战——但 Sunstorm 一直运作良好,从它产生的科学级数据量可以看出。在 ESA 的 GSTP 的帮助下证明了这种能力,我们希望继续为下一代空间天气做出贡献监测,并建立未来的芬兰太空部门。”
XFM 由 ISAWARE 与 Aboa Space Research Oy、Oxford Instruments Technologies 和 Talvioja Consulting 共同开发。