歐空局的Proba-3 任務包括兩顆衛星協同工作，以前所未有的方式觀測太陽大氣層。任務將於9 月發射，採用創新技術減少光衍射，增強太陽觀測能力。科學家將在即將到來的日食期間測試Proba-3 的儀器。

Proba-3 的一對衛星將處於環繞地球的高橢圓軌道上，執行編隊飛行任務，並對日冕進行科學研究。遮蔽者衛星面向太陽的一面將安裝太陽能板。圖片來源：ESA – P. Carril, 2013

透過精確的毫米級編隊飛行，組成歐空局Proba-3 的雙衛星將完成以前不可能完成的太空任務：從一個平台向另一個平台精確投射陰影，在此過程中遮擋住熾熱的太陽，以長時間觀測其周圍幽靈般的大氣層。

2023 年11 月，Proba-3 科學工作小組成員在安特衛普附近的Redwire 參觀了實際衛星。圖片來源：ESA-J. Versluys

在Proba-3 號衛星今年稍後一起發射之前，將利用Proba-3 號衛星進行觀測的科學家們得以親眼目睹這顆衛星。該團隊的成員將在明年4 月美國北部實際發生的地面日食期間測試為此任務開發的硬體。

這兩顆衛星目前正在比利時安特衛普附近的Redwire 公司進行最後的整合。Proba-3 科學工作組對它們進行了訪問，該工作組由來自歐洲和世界各地的45 名太陽物理學家組成。

歐空局的雙衛星Proba-3任務將飛往Proba微型衛星家族以前從未飛過的地方–6萬公里之外，也就是月球的七分之一。這兩顆衛星定於2024 年發射，將一起進入一個高度橢圓的軌道，軌道高度從600 公里到60 000 公里不等。在每19.5小時的軌道上，這兩顆衛星將對齊6小時，使Occulter航天器在Coronagraph航天器上投下陰影，以打開太陽的日冕大氣層，進行持續觀測。圖片來源：ESA-P. 卡里爾

這些專家中的許多人都是全球陸地日食的常客，但他們都期待Proba-3將為微弱的日冕打開新的視角。日冕物質拋射是引發太陽風暴的帶電粒子的大規模爆發，它影響著太陽風的速度，而太陽風是決定空間天氣的核心。

創新設計與技術

歐空局Proba-3 計畫科學家Joe Zender 解釋說：”衛星硬體在近距離下非常引人注目。Coronagraph 太空船上的相機頭與太陽能電池陣列的距離不到一米，這一點尤其令我印象深刻。雖然太陽電池陣依賴於較高的太陽光照，但相機必須保持在完全黑暗的環境中，不能有任何雜光。這讓我們真正體會到瞭如何精確地保持Occulter 投下的小陰影。我們還窺見了Occulter 太空船圓盤上精心加工的邊緣–通常在發射前都被置於保護罩之下。這個邊緣的曲線經過特別設計，可以最大限度地減少衍射陽光的溢出，否則會影響成像性能。”

2023 年11 月，在Proba-3 科學工作小組訪問安特衛普附近的Redwire 期間，Proba-3 有效載荷經理Jorg Versluys 與著名太陽學家Russ Howard 討論了這項任務。圖片來源：ESA-J. Versluys

約翰-霍普金斯大學應用物理實驗室的美國著名天體物理學家拉塞爾-霍華德（Russell Howard）也出席了會議，他在美國國家航空航天局的帕克太陽探測器和歐空局-美國國家航空暨太空總署的SOHO任務中發揮了主導作用：「這個太空船比我參與過的太空船都要小–主要是因為這是一個單一的太陽觀測成像儀，帶有兩個小得多的儀器。但這次任務的概念非常獨特：在距離望遠鏡150 米的地方放置一個遮擋器，以便在距離太陽邊緣極近的地方成像，這在以前從未有過，就好像遮擋器航天器是一個小型月球。我們不會看到像地月食期間那樣近距離的日珥邊緣，但與日食事件持續5-10 分鐘的時間相比，連續幾個小時都能看到這樣的圖像將是非常壯觀的”。

組成Proba-3的兩顆衛星將於2024年一起發射，它們將以精確的編隊飛行，在太空中形成一個外部日冕儀，其中一顆衛星將使太陽失色，以便讓第二顆衛星研究原本不可見的日冕。圖片來源：ESA-P. 卡里爾

任務戰略和挑戰

在前往位於布魯塞爾的比利時皇家天文台之前，研究小組繼續在布魯塞爾討論了任務的準備工作，包括處理和分發數據的計劃、與其他太空任務共同觀測的計劃，以及評估Proba-3 與用於日冕觀測的現有”日冕儀”相比的相對性能。

這些望遠鏡採用內部掩星盤來遮蔽日盤。問題是，這些內部掩星盤的邊緣仍會有光線溢出，也就是所謂的繞射，從而遮擋了極微弱的相關訊號。

歐空局Proba-3 計畫科學家Joe Zender 正在檢查Coronagraph 太空船，其精心加工的圓形邊緣被保護邊緣遮住。圖片來源：ESA-J. Versluys

歐空局Proba-3 專案經理 Damien-加拉諾（Damien Galano）指出：「減少繞射的最佳方法是增加遮擋器和日冕儀之間的距離，這正是Proba-3 要做的。我們首次將日冕儀和遮光器放在不同的平台上飛行，每條軌道相距150 米，飛行時間長達6 小時，並採用一系列定位技術使它們保持在固定位置。”

根據定義，在地球上不可能對Proba-3 進行全面的端對端測試。但會議聽取了為Proba-3的ASPIICS（日冕極坐標和成像調查航天器協會）開發的同一套過濾輪如何與並行液晶成像技術一起用於觀測2024年4月8日在北美洲上空發生的日食。

Proba-3科學工作小組的45名成員聚集在比利時皇家天文台。圖片來源：ESA-J. Versluys

科學目標和儀器

喬補充說：”濾鏡輪可以觀測不同偏振角度的日冕，就像在不同偏振太陽眼鏡之間切換一樣。在實際日食期間進行觀測的好處是，我們不需要任何遮擋器，就能準確地了解我們將從Proba-3 獲得的結果。”

科學工作小組也討論了Proba-3的第二台儀器–數位絕對輻射計（DARA），它將測量太陽總輻照度–太陽在任何時候釋放的能量到底有多少。

Proba-3 概況介紹。資料來源：ESA-F. Zonno

喬指出：”假設太陽輸出的能量會影響地球的氣候，那麼我們就必須盡可能精確地測量任何變化。”

Proba-3將於今年9月由印度的PSLV運載火箭發射。

編譯來源：ScitechDaily