NASA 的 SunRISE SmallSats 第一个下线

六个 SunRISE SmallSats 中的第一个在犹他州立大学空间动力学实验室的无尘室中展示,工程师正在研究该实验室。 指向相机的是 SmallSat 面向太阳的一面,包括其完全部署的太阳能电池阵列。 学分:SDL/艾莉森法案

NASA 的六颗 SunRISE 小型卫星将协同工作,打造有史以来发射的最大射电望远镜,用于探测和跟踪危险的爆炸性太空天气事件。

在太空中建造一个 6 英里宽(10 公里宽)的望远镜听起来像是科幻小说。 但是通过六颗烤面包机大小的卫星的综合力量,这就是 NASA 的 SunRISE 将成为的样子:一个巨大的在轨射电望远镜,将有助于加深科学家对爆炸性太空天气事件的理解。 这些现象产生的粒子辐射会危及太空中的宇航员和技术,同时也会对地球上的通信和电网产生负面影响。

鉴于计划于 2024 年发射 SunRISE(太阳无线电干涉仪空间实验的简称),这些小型卫星中的第一颗已经在洛根的犹他州立大学空间动力学实验室 (SDL) 完成,该实验室负责建造、测试和为美国宇航局委托所有六颗卫星。

NASA 位于南加州的喷气推进实验室的 SunRISE 项目经理 Jim Lux 说:“看到太空飞行器聚集在一起真是令人兴奋。” “几年后,这些卫星将组成一个巨大的太空望远镜,以一种从地球表面不可能的方式观察太阳。”

每颗小型卫星或 SmallSat 都将充当单个天线,以探测来自太阳过热大气层(称为日冕)的无线电波爆发。 配备四个可伸缩的天线吊杆,延伸约 10 英尺(2.5 米)以形成一个“X”,它们将从约 22,000 英里(36,000 公里)外环绕地球,聚集在一起以追踪一个虚拟射电望远镜。

该动画展示了六颗 SunRISE SmallSat 在检测到太阳射电暴(显示为蓝色波纹)时追踪虚拟太空望远镜,然后将其数据(显示为绿色波浪线)传输到地球上的深空网络。 信用:美国国家航空航天局

在美国宇航局的深空网络接收到来自所有六颗小卫星的信号后,科学家们将使用干涉测量技术制造一个大口径射电望远镜,其宽度与相距最远的小卫星之间的距离(约 6 英里(10 公里))一样宽。

地面射电望远镜,例如新墨西哥州标志性的 Karl G. Jansky 超大型阵列,经常使用干涉测量法来结合许多单独天线的观测能力。 但是 SunRISE 将比它的地面表亲拥有一个独特的优势:它将能够“看到”被我们星球上层大气的一部分(即电离层)阻挡的长无线电波长。 这意味着 SunRISE 将查明太阳射电爆发或无线电波的突然事件型发射在太阳日冕中更高处爆发的位置。 然后 SunRISE 团队可以创建详细的 3D 位置地图。

危险空间天气

太阳的日冕是活动的温床,强大的磁场和过热的太阳粒子混合在一起,爆发出太阳耀斑和日冕物质抛射 (CME)。 反过来,耀斑和 CME 可以加速同样起源于日冕的太阳高能粒子,从而对整个太阳系的人类活动造成危害。 太阳射电爆发与太阳高能粒子事件有关,并且已知在它们到达地球之前数十分钟。

通过精确定位太阳射电爆发的位置,SunRISE 将说明对即将到来的太阳高能粒子事件的早期预警可能是怎样有益的。 如果科学家可以通过跟踪太阳射电暴相对于 CME 发生的位置来定位粒子加速区域,他们就可以研究 CME 怎样导致射电暴。 除了提供 3D 图像外,SunRISE 还将绘制太阳磁场线的图案,这些磁场线随着射电暴的产生而深入行星际空间。 望远镜将不断地观察太阳,寻找在整个日冕中随机爆发的射电暴。

“这项任务的最终目标是帮助科学家更好地了解推动这些爆炸性太空天气事件的机制,”密歇根大学安娜堡分校 SunRISE 首席研究员贾斯汀卡斯珀说。 “这些高能太阳粒子可能危及未受保护的宇航员和技术。通过跟踪与这些事件相关的无线电爆发,我们可以更好地做好准备和了解情况。”

该任务的观测结果将与其他太空任务和地面观测站的数据结合使用。 为了 example, SunRISE 可能会对太阳射电爆发进行成像,因为 NASA 的帕克太阳探测器穿过它们,提供了一个观察太阳高能粒子怎样被加速的机会。 通过将 SunRISE 数据与 NASA-ESA 太阳和日球层天文台 (SOHO) 的观测结果相结合,科学家们将能够确定 CME 在从太阳传播时怎样以及在何处触发不同类型的射电暴,以及有多少加速粒子到达地球附近。