NASA 的日冕診斷實驗（CODEX）即將發射到國際太空站，以探索太陽風的新細節，包括其起源和演變。安裝在太空站外部的CODEX將使用先進的過濾技術來遮擋陽光，從而對日冕和太陽風進行詳細觀測。 這個創新的日冕儀將幫助科學家了解是什麼加熱了太陽風並推動它向外移動。

在這段動畫中，可以看到CODEX 儀器被安裝在國際太空站的外部。 圖片來源：CODEX 小組/美國國家航空暨太空總署

定於今天發射的SpaceX 的第31次商業補給任務，CODEX將以機器人方式安裝在太空站外部。 作為一個太陽日冕儀，CODEX 將阻擋太陽表面的強光，從而可以更清晰地觀察太陽的外層大氣，即日冕。

“CODEX儀器是新一代的太陽日冕儀，”該儀器的首席研究員、位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學家杰弗裡-紐馬克（Jeffrey Newmark）說。 “它有著雙重用途–既是技術演示，也將進行科學研究。”

與先前的日冕儀不同，CODEX使用先進的濾波器，除了測量太陽風的密度外，還能測量太陽風的溫度和速度。 標準日冕儀可以捕捉到從太陽流出的等離子體的密度，而CODEX則將密度測量與溫度和速度結合，讓科學家更全面地了解太陽風的特性。

圖為CODEX 日冕儀的光學校準與組裝流程。 資料來源：CODEX 小組/美國國家航空暨太空總署

“這不僅僅是一個快照，”CODEX的聯合研究員、美國宇航局戈達德分部的太陽物理學家Nicholeen Viall說。 “你將看到太陽風中結構的演變過程，從它們從日冕中形成，直到它們向外流動，成為太陽風。”

CODEX 儀器將為科學家提供更多信息，幫助他們了解是什麼將太陽風加熱到約180 萬度華氏溫度–比太陽表面溫度高出約175 倍–並以每小時近100 萬英里的速度從太陽噴薄而出。

這次發射只是該儀器悠久歷史中的最新一步。 本世紀初和2017年8月，美國NASA科學家在日全食期間進行了與CODEX類似的地面實驗。 日冕儀模擬了日全食期間發生的情況，因此這種自然發生的現象為測試測量太陽風溫度和速度的儀器提供了良機。

2019 年，美國國家航空暨太空總署的科學家們啟動了日冕中電子溫度和速度的氣球探測（BITSE）實驗。 一個足球場大小的氣球將CODEX 原型運送到了地球表面上空22 英里處，這裡的大氣層比地面稀薄得多，天空也比地面暗淡得多，因此可以進行更好的觀測。 不過，地球大氣層的這一區域仍然比外太空本身更亮。

紐馬克說：”我們從BITSE中看到了足夠多的東西，證明這項技術是有效的，但還不足以實現長期的科學目標。”

在將日冕儀與指向系統初步整合期間，CODEX 團隊成員在潔淨設施中與儀器合影。 資料來源：CODEX 小組/美國國家航空暨太空總署

現在，透過在太空站上安裝CODEX，科學家將能夠觀測日冕，而不必對抗地球大氣層的亮度。 現在也是發射該儀器的有利時機，因為太陽已經進入太陽極大期，這是其11年周期中的高活躍期。

維奧爾說：”太陽極大期的太陽風類型與太陽極小期的某些類型不同。這一時期的日冕結構不同，導致了不同類型的太陽風。”

這個日冕儀將觀察兩種類型的太陽風。 一種是太陽風直接從我們的恆星向外傳播，將太陽的磁場拉入日光層，也就是環繞太陽系的氣泡。 另一種太陽風是由磁場線形成的，這些磁場線最初是封閉的，就像一個環，但後來又打開了。

這些閉合的磁場線包含高溫、高密度的等離子體。 當環路打開時，這些熱等離子體就會被推進太陽風中。 雖然這些等離子體”小球“在整個太陽週期中都存在，但科學家們預計它們的位置會因為日冕磁場在日極大期的複雜性而改變。 CODEX 儀器旨在首次觀測這些等離子體球的溫度。

日冕儀也將以正在進行的太空任務的研究為基礎，例如歐空局（歐洲太空總署）和美國國家航空暨太空總署（NASA）的聯合任務太陽軌道器，其中也攜帶了日冕儀，以及NASA的帕克太陽探測器。 例如，CODEX 將在離太陽表面更近的地方觀測太陽風，而帕克太陽探測器則在更遠的地方對太陽風進行採樣。 將於2025年發射的NASA”統一日冕和日光層極坐標”（PUNCH）任務將對日冕進行三維觀測，以了解那裡的質量和能量是如何變成太陽風的。

透過比較這些發現，科學家可以更了解太陽風是如何形成的，以及太陽風在遠離太陽時是如何變化的。 這項研究有助於我們了解太空天氣，即可能與地球和太空船相互作用的空間條件。

紐馬克說：”就像了解颶風一樣，你想了解風暴流經的大氣層。CODEX的觀測將有助於我們了解空間天氣流經的區域，從而幫助改進預測。”

CODEX儀器由美國太空總署戈達德太空飛行中心和韓國天文與太空科學研究所合作研發，義大利國家天文物理研究所也提供了額外的支援。

編譯自/ ScitechDaily