六台小衛星構成合成孔徑望遠鏡SunRISE將用於觀測太陽射電暴
想要在太空中搭建一座6 英里(10 公里)寬的望遠鏡,似乎只有在科學作品裡聽說過。然而美國宇航局(NASA)想到了一個變通方案,它就是本文要為大家介紹的SunRISE 項目。通過六個烤麵包機大小的微型衛星協同工作,整套系統能夠被高效地用於探測和追踪危險的爆炸性太空天氣事件。
潔淨室中的首台SunRISE 迷你衛星(來自:SDL)
NASA 表示,SunRISE 可組建稱一套巨大的在軌射電望遠鏡,有助於加深科學家們對爆炸性太空天氣事件的理解。
這些現象會產生危險的粒子輻射,可能危及天空中的宇航員和相關技術裝備,並且會波及地面上的通信和電網設施。
定於2024 年發射的SunRISE,全稱為“太陽無線電干涉儀空間實驗”。而來自猶他州立大學空間動力學實驗室的工程師們,將為NASA 建造、測試和調試這六顆衛星。
NASA 噴氣推進實驗室SunRISE 項目經理Jim Lux 表示:幾年後,這些衛星將組成一個巨大的太空望遠鏡,以地表無法做到的方式來觀察太陽。
想像圖(來自:NASA / JPC-Caltech)
每顆SunRISE 小衛星,都可充當望遠鏡中的單個天線。它們將在距離地球約2.2 萬英里(3.6 萬公里)的軌道上運行,以檢測來自日冕層的無線電波爆發。
此外每台小衛星都配備了四個可伸縮的天線臂,長度可伸至10 英寸(2.5 米),並形成一個“X”。
在NASA 深空網絡接收到完整的衛星信號後,科學家們便可使用乾涉測量技術,構建出一台虛擬的大口徑射電望遠鏡、且寬度與相距最遠的小衛星相當(6 英里/ 10 公里)。
此前在地面上的觀測,經常也需要結合諸多單獨天線的觀測能力—— 比如位於新墨西哥州的標誌性Karl G. Jansky 超大型陣列望遠鏡。
原理示意(綠線特指傳輸回地面站的信號)
即便如此,位於太空的SunRISE 虛擬射電望遠鏡,仍具有諸多得天獨厚的優勢—— 尤其是能夠“看到”被地球上層大氣(電離層)阻擋的長波無線電信號。
據悉,SunRISE 能夠更清晰地查明太陽射電爆發、或其它無線電波突發事件在日冕中更高處爆發的位置。基於此,科學家們便能夠創建出更詳細的3D 位置地圖。
太陽日冕處混雜了過熱的太陽粒子和強大的磁場,耀斑和日冕物質拋射(CME)事件相當常見。同時它們能夠對日冕處的高能粒子起到加速效果,進而對整個太陽系的人類活動構成威脅。
太陽射電爆發與高能粒子事件有關,且數十分鐘就能到達地球。而通過精確定位太陽射電爆發的方位,SunRISE 就能夠為人類爭取寶貴的預警時間。
(圖自:NASA)
除了3D 圖像,SunRISE 還可繪製太陽磁場線。它們會隨著射電暴的產生而深入行星際空間,此外望遠鏡會持續不斷地觀測太陽是否有在整個日冕中隨機出現無線射電暴。
密歇根大學安娜堡分校的SunRISE 首席研究員Justin Kasper 表示,這項任務的終極目標,旨在幫助科學家們更好地了解驅動這些爆炸性天氣事件的形成機理。
另外如果讓NASA 的帕克太陽探測器穿過射電暴,SunRISE 也能藉此機會對太陽射電暴進行成像,從而提供一個觀察太陽高能粒子是如何加速的機會。
或者將SunRISE 數據與NASA-ESA 的太陽日球層天文台(SOHO)觀測結果相結合,科學家們也將能夠確定CME 怎樣觸發不同類型的射電暴、且其中有多少加速粒子到達了地球附近。