世界首对孪生太阳观测卫星上天
时间：2020-12-10 11:32:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
太阳是地球的生命之源，这个脾气有些暴躁的火球经常对地球人的生活造成威胁。为了摸清它的脾气，了解太阳磁场中蕴藏的能量以及这些能量对地球的影响，并且对最剧烈的太阳活动——耀斑进行研究，以期最终实现“太空天气”预报，2006年10月25日。美国用“德尔它2”火箭成功发射了世界第一对孪生太阳观测卫星——“日地关系观测台”(STEREO)。
来自5个国家的科学家参与了这一项目。这两颗卫星利用在太空中相互错开的优越位置“注视”太阳，它们的主要使命有：首次为人类展示太阳黑子爆发时的全景三维图像，并前所未有地展现日地之间能量流动的独特景象，帮助科学家们研究太阳周边环境以及太阳活动对整个太阳系造成的影响；研究日冕的产生、活动及其喷发带来的后果；更精准地观测太阳爆发。了解整个“太空天气”及对地球造成的潜在影响。
预报“太空天气”具有很重要的意义。一次耀斑爆发产生的热量超过1万次火山爆发，而它释放的能量相当于10亿枚百万吨级TNT当量的炸弹。除了局部增亮。耀斑产生的强烈辐射会覆盖整个电磁波谱。包括r射线、X射线、紫外线、可见光，直到射电波段；同时。电子、质子和重离子等高能粒子在太阳大气中被加热、加速。并向外高速喷射。
太阳观测担当重任
“日地关系观测台”将第一次从地球轨道以外给人们传回太阳爆发的三维图像，这些图像有助于天文学家准确地预测太阳风暴对航天员和通信卫星造成的影响，极大地增进对太阳爆发的了解。
除了展示太阳三维图像之外。“日地关系观测台”的另一项重要使命是提前预报太阳风暴。太阳风暴主要是指太阳上发生的耀斑、“日冕物质抛射”等剧烈活动，属于太空天气的范畴，其中“日冕物质抛射”可以说是太阳系中最猛烈的爆发现象。每次爆发时。会从太阳大气喷发出10亿吨的带电粒子。这些粒子会以每小时数百万千米的速度席卷太空。如果“日冕物质抛射”方向正对地球。太阳抛射出的数十亿吨的爆炸物不仅能在地球上产生极其壮观的极光，在地球大气层中引发强烈磁暴，还可能使通信和导航卫星工作中断。甚至可能穿透保护地球的磁场，影响地球上的电力系统和手机网络。此外。喷射中的高能粒子不仅充满太阳系，而且可能有害于人类发射的航天器和在太空工作的航天员。1989年发生的一次太阳风暴曾使加拿大魁北克地区发生大面积停电，有600万居民的供电受到影响。2003年。类似情况再次发生，不仅使瑞典的电力供应中断，还损坏了多颗人造卫星及宇宙飞船。
“日冕物质抛射”抵达地球一般需要两三天时间。科学家说，现有的太阳监测卫星可以在磁暴来临时提供一定程度的预警，但现阶段的预警通常都太迟或不够精确，一旦磁暴发生，损失极其惨重。有了“日地关系观测台”的跟踪观测，就可以将磁暴预警时间大幅缩短。“太空天气”预报水平将大为改观。
人类通过长期观测太阳发现，它会周期性地出现一种叫做“日冕物质抛射”的现象，即当其爆发时。大量等离子体物质会被从太阳低日冕抛出。并会扰动地球磁场。据估算，一次“日冕物质抛射”产生的能量。是地球上所有核武器所能产生能量的100倍。
目前。人类已研制出许多种类的太阳望远镜，但它们只能站在地球这个方面去观察太阳，并且都无法监测到直接射向地球的太阳风暴。因为太阳的强光总是掩盖了奔向地球的太阳风暴的光亮。而发射到远地轨道上的一对“日地关系观测台”，可组成能立体观看太阳与太阳向周围空间喷发的大量气团及带电粒子的巨型“双筒望远镜”，从不同的角度对太阳进行监测，测量和记录太阳耀斑、“日冕物质抛射”等活动，使人类看到立体的太阳，这将帮助人类更深入地了解和预测太阳的爆发现象及其引发的太空气候。
目前，“太空天气”预报水平如同20世纪50年代的天气预报。那时雨云都飘过头顶了，人们才知道可能要来飓风。现在。人们也只能在地球上观测到太阳风暴后，靠计算机模型来预测其是否或何时会影响地球。而“日地关系观测台”投入工作后，一旦发生太阳风暴，科学家就可以在第一时间观测到它的速度和方向，更早地发出警报，为防灾赢取更多时间，提前预防人造卫星被破坏。
科学仪器各显神通
整个“日地关系观测台”计划耗资约5.2亿美元。卫星设计寿命2年，主体结构是长2.7米、宽2.6米、高3.2米的长方体，尺寸如同高尔夫球推车，质量为642千克，用太阳能电池翼提供475瓦电量。每个观测台装有16台共4组探测仪器，由全球很多实验室的科学家研制，最后在约翰·霍普金斯应用物理实验室完成组装。探测仪器包括成像望远镜和太阳风粒子测量仪等设备，可以测量太阳风粒子。进行射电天文观测。
其中一组仪器叫“日地关系日冕与日光层探测仪”。美国海军实验室研制。它由4台成像仪器和测量仪器组成，即1台远紫外成像仪、2台白光日冕仪和1台日光层成像仪。这些仪器将观察日冕与太阳，不到一秒就拍摄一幅太阳和太阳风的高清三维图像，捕捉“日冕物质抛射”的演变过程和对地球的影响。
另一组仪器称为“粒子与日冕物质抛射原位测量仪”。美国加州大学伯克利分校研制。它由7台成像仪器组成，即太阳风电子分析仪、磁力计、太阳电子质子望远镜、低能望远镜、高能望远镜等。它们主要用于测量行星际空间的磁场结构，并建立太阳的全球磁流体动力学模型等。
还有一组是“等离子体与超灼热粒子成分分析仪”，英国、德国和美国联合研制。它们用来对“日冕物质抛射”中等离子体的质子、重离子等取样，测量带电粒子的数量，分析其特性和成分。
第四组叫“行星际射电暴追踪仪”。法国科研中心研制。它由2台高频与低频射电接收机、1台固定频率接收机和1台时域取样仪组成，用来收集一些无线电波。这些无线电波是由“日冕物质抛射”的带电粒子穿过运动速度较慢的粒子时产生的冲击波形成的。
为了获得太阳三维图像。美国为这对卫星设计了一套独特的发射系统。即利用月球的引力让两颗卫星像弹球一样加速，以方向相反、路线相似的轨道绕太阳飞行。以获得独特的太阳立体视角。在任务开始后一个月左右，这对卫星将一前一后，缓慢靠近月球。
进入绕日轨道后。虽然两颗探测卫星的轨道与地球轨道处于同一个平面上(太阳系大多数行星的轨道都处于这个面)，但它们的飞行轨道正好像照镜子一样对称。始终被定位在地球的“两侧”。一个在地球围绕太阳运行轨道的前面，被称为“日地关系观测台-A”；另一个则在轨道的后面，名为“日地关系观测台-B”。这是模仿人用两只眼观察事物的方法，从不同方位搜集太阳信息后将其传送回地球。这也是人类同时操纵2个探测器飞行。科学家再综合原来地面实验室在地球表面和
