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美国太阳“界面区成像光谱仪”卫星升空可精确预报
空间天气
北京时间6月28日10点27分，美国航宇局用美国轨道科学公司的飞马座-XL机载火箭，成功发射了太阳“界面区成像光谱仪”(IRIS)卫星，这颗新型太阳低层大气观测卫星可观测以前从未涉历的太阳色球层的物理状态，从而提供更精确的“空间天气预报”。
什么叫“界面区”
太阳一直是天文学家很感兴趣的研究对象，太阳上的一些变化对地球上的生命和人类活动带来严重的影响。例如，太阳黑子大爆发可导致卫星上的仪器受损、输电线路发生故障等。另外，太阳耀斑爆发所产生的大量紫外线、X射线、Y射线和高能带电粒子，能扰乱地球磁场，引起磁暴，破坏电离层，造成短波通信中断，伤害地球上的生物和电信设备;太阳风对地球的气候、短波通信和人造卫星也有一定影响。所以，从20世纪60年代起至今，已有多颗太阳观测卫星升空。以便深入研究和了解太阳。这不仅对认识宇宙有重大意义。而且可为有效防护太阳的危害提供可靠的依据。
太阳
表
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面是光球层，经常出没太阳黑子，并且爆发高能量的耀斑。太阳的外层大气是日冕，在磁场束的作用下，能造成一系列闪烁着微光的弧状排列。但是在这两个有着超凡魅力的区域中间，有一片1700千米厚的区域一一太阳色球层，即“界面区”在很大程度上被忽视了。这片特殊区
域正是太阳紫外辐射的主要产生区域，大部分离开太阳的非放射性能量被转化为热量和辐射，磁场和等离子体的活动情况部非常复杂。太阳紫外辐射会显著影响近地空间环境以及地球上的气候。“界面区成像光谱仪”专门观测这一很少被研究过的区域，即在日蚀时用肉眼可以看到的明亮白色环状区域，以更多了解这一神秘区域导致太阳风的机理。即在其长约两年的在轨观测期间几乎能保持不间断的对日监视，始终朝向太阳。
科学意义大
“界面区成像光谱仪”由洛马公司先进技术中心设计并制造，设计寿命2年。美国航宇局的埃姆斯研究中心为该项目提供任务控制以及地面数据系统方面的支持。挪威空间中心协助进行日常科学数据下传工作。它可观测太阳底层大气的物质运动、能量积聚和加热过程。了解太阳色球层的物质与能量运动将有助于理解日冕与太阳风等太阳活动。
具体说来，“界面区成像光谱仪”太阳观测卫星上天后有三大科学目标:一是了解磁通量的突然爆发是如何影响耀斑和质量抛射的，磁通量和磁性物质是如何上升穿过太阳低层大气的;二是了解色球层是如何调节流向日冕和日球层的质量和能量的;三是了解色球层和色球层以外区域的非热量型能量主要有哪几种类型。总而言之是要搞清楚太阳内部能量是如何流动的。
来自洛马公司的“界面区成像光谱仪”项目首席科学家阿兰?泰特表示:“此前的观测显示在太阳的这一区域存在约160千米,241千米尺度上的结构，但这种结构的长度却绵延达约16万千米”。他说:“想象这样一股巨型喷流，其基底面积几乎和洛杉矶市区面积相当，延伸和扩展的速度
几乎让它可以在20秒之内围绕地球一圈。而“界面区成像光谱仪”项目将首次为我们提供这一神秘结构的高分辨率图像，以及有关其速度、温度和密度方面的资料。”
美国航宇局“界面区成像光谱仪”项目科学家杰弗里-纽马克表示:“该卫星的数据将弥补我们现有太阳观测体系的空白，加深我们对这一区域的理解和认识。我们期待第一次有机会弄清太阳的外层日冕是如何达到数百万摄氏度高温，以及太阳风是如何产生的。”
一双千里眼
“界面区成像光谱仪”属于美国航宇局的“小型探测器”项目(每项任务的成本一般不高于1.2亿美元)，能以很高的空间分辨率(0.33角秒,0.4角秒)和时间分辨率(1秒)拍摄太阳色球层和过渡区域的紫外光谱和图像，用于研究日地关系，探测太阳大气和日球层中的能量和等离子体的流动情况。它由位于马里兰州的戈达德空间飞行中心抓总研制，目标是为太阳物理和天体物理学领域的世界级科学研究课题提供更多的实际飞行任务机会，并为这些项目提供创新和有效管理的平台。参与该项目的其它合作方还有美国的史密松天体物理中心、蒙大拿州立大学、斯坦福大学以及挪威的奥斯陆大学。
这颗太阳观测卫星视场较窄，将对太阳的色球层上的一小部分进行观测——占太阳表面积的1%。它的质量为236千克，长2.1米，太阳电池翼在寿命末期的功率为294千瓦，装有一台20厘米的紫外望远镜和1台多通道紫外光谱成像仪，它们的质量为90千克，能通过1条狭缝(1/3角秒宽)获取光谱和狭缝面图像，最大视场120角秒，用于研究类似于“针状
体”这种变化速度极快的物体。
“界面区成像光谱仪”上的有效载荷可每5秒钟拍摄一次高分辨率的太阳图片(图像温度范围为4500K,65000K)，每隔1秒,2秒可获取6谱段光谱数据(光谱温度范围为4500K,107K)。识别240千米内的物体。这是首台有能力间隔数秒获取高分辨率图像和光谱的空间紫外望远镜，其分辨率可以达到识别太阳表面约240千米宽度物体的水平。它用于追踪物质和能量是如何在色球层中流动的，有助于天文学家弄清光球层和日冕是如何过渡的，为什么太阳表面温度仅6000?左右，日冕却飙升到100万?以上。
性能较优异
“界面区成像光谱仪”对太阳的高分辨率能力有助于研究人员绘制手指状的等离子体喷流。该卫星还可为在轨的“太阳动力学观测台”和“日地关系观测台”、日本“太阳”-B等卫星提供信息支持。科学家正在追踪这些在色球层中呈漏斗状聚集且积累能量的“第二型针状体”，它们在日冕温度为何如此之高的难题中扮演了重要角色。但是它们在几分钟内便会消失并消亡，这一速度比任何人预想的都要快。该项目首席科学家阿兰?泰特说:“一切突然变得清晰起来，这一重要发现对研究太阳整个区域都是至关重要的。”
该卫星上的有效载荷比日本“太阳”-B上的极紫外成像光谱仪和欧洲“太阳与日光层观测台”上的太阳紫外辐射测量仪观测有效区域大，光谱分辨率高，分辨率更佳，能观测到太阳的色球层和过渡区域的更细微的动态变化。
实施“界面区成像光谱仪”项目的主要原因是，在过去的10年里，一系列建模工作给了太阳物理学家充足的信心:他们能够通过分析从探索色球层的任务中获取的信息解开谜团的真相。目前是太阳活动的高峰期，在此期间太阳黑子活动最为活跃。
为了降低成本，“界面区成像光谱仪”携带不少美国“太阳动力学观测台”的科学仪器设计，并装有“太阳动力学观测台”的备用飞行相机。
浙公网安备 33021202002483