立方体卫星将评估太阳日冕热等离子体的起源

模拟CubIXSS成像光谱仪在一分钟的太阳耀斑(上图)和一个多小时的活动区域所看到的。在探测器的顶部,四幅太阳图像是通过不同的滤光片拍摄的,这些滤光片阻挡了不同的x射线波长(“颜色”)。在探测器的底部,太阳上每一点的整个x射线光谱向侧面扩散,从而可以详细测量日冕中每一点的等离子体的温度和成分。(太阳图像是旋转的,所以太阳北极指向右边。)信贷SwRI

美国国家航空航天局选择了由西南研究所领导的立方体卫星成像x射线太阳光谱仪(CubIXSS),来测量太阳最外层大气日冕中数百万度高温等离子体的元素组成。

这颗纳米卫星预计将在2024年作为另一颗卫星的二次有效载荷发射。CubIXSS将确定太阳耀斑和活动区域中热等离子体(高度电离气体)的起源。

太阳表面强烈而复杂的磁场的集中被称为“活跃区域”。这些区域经常产生强烈的太阳活动,包括爆炸的“太阳风暴”,如太阳耀斑和日冕物质抛射(cme)。

“太阳耀斑的发生是因为活跃区域的磁场已经变得如此扭曲和纠缠,它基本上‘断裂’成一个不那么纠缠的形状,”SwRI首席科学家、该任务的领导人阿米尔·卡斯皮博士说。“这一瞬间释放出大量能量,我们将其视为太阳耀斑。”

太阳耀斑会将该区域的太阳等离子体加热到几千万摄氏度。这比日冕的其他部分要热得多,后者的温度通常在100到几百万度之间,而太阳表面的温度只有6000度左右。

卡斯皮说:“我们还不知道的一件有趣的事情是,太阳耀斑中的等离子体有多少直接在日冕中被加热,又有多少在太阳低层大气中被加热,然后被输送到日冕中。”“CubIXSS将测量来自这些现象的x射线,让我们能够解开这个谜团。”

标准的立方体卫星是一个10厘米的立方体,体积为1升,被称为“1U”。CubIXSS占据了6个这样的单元(6U),大约有一个鞋盒或两条面包那么大。它将携带多个光谱仪来测量来自太阳的不同波长或“颜色”的x射线,包括一种新的x射线成像光谱仪,以确定太阳日冕中某些关键元素的数量,这将使卡斯皮识别等离子体被加热的位置。

卡斯皮说:“某些元素物种——某些离子——只能在特定的温度范围内存在,所以了解哪些元素更普遍有助于我们绘制温度图。”“以前的观测表明,日冕中某些元素的比例高于太阳的其他区域。通过测量每种温度下这些元素的丰度,我们将能够知道加热的等离子体来自哪里。”

CubIXSS将是第一个常规测量太阳x射线辐射特定波长的设备,这不仅有助于确定太阳元素的丰度,而且对地球有直接的影响。来自太阳的x射线会导致地球上层大气的膨胀,这会增加低轨道卫星的阻力,改变它们的轨道。它们还会引起地球电离层(上层大气中的带电区域)的变化,从而影响无线电通信。

“尽管我们做的事情看起来很学术性,但研究太阳对地球上的人来说非常重要。它几乎驱动着地球上发生的所有事情,”卡斯皮说。“日冕物质抛射和太阳耀斑会影响卫星和无线电频率,扰乱地球和太空卫星的通信。了解这些事情是如何发生的对理解它们发生的原因非常重要,这将帮助我们预测这些‘空间天气’事件并减轻它们的影响。”

CubIXSS的工作将于2021年底开始,预计2024年底发射。

欲了解更多信息,请访问https://www.swri.org/heliophysics

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