美國國家航空暨太空總署（NASA）的PUNCH任務即將啟動，利用由四顆小型衛星組成的網路研究日冕和太陽風。透過作為一個單一的大型儀器，這些太空船將為太陽風暴和太空天氣提供更清晰的三維視野。 這項創新將徹底改變我們預測和應對影響地球的空間天氣事件的方式。

美國國家航空暨太空總署的PUNCH 任務將使用四顆手提箱大小的衛星，這些衛星由SwRI 設計和製造，分佈在地球周圍，並同步作為一個8000 英里寬的單一”虛擬”儀器。 插圖未按比例繪製。 資料來源：美國西南研究院

四個小型太空船（每個都只有手提箱大小）將於2月28日前從加州范登堡空軍基地發射升空。 這些太空船由位於聖安東尼奧的西南研究所（SwRI）設計和製造，是美國國家航空暨太空總署統一日冕和日光層極儀（PUNCH）任務的一部分。 它們將與美國國家航空暨太空總署的宇宙歷史、再電離紀元和冰層探索者分光光度計（SPHEREx）觀測站共同進入太空。

“PUNCH任務將研究日冕、太陽的外層大氣和太陽風，它們作為一個統一的、綜合的系統填充和定義著我們的太陽系，”位於科羅拉多州博爾德的SwRI太陽系科學與探索部的PUNCH首席研究員Craig DeForest博士說。 “這在以前是不可能的，因為我們使用不同種類的儀器來描述這些區域的特徵。PUNCH 將整合我們對日冕在加熱和加速太陽風方面所起作用的理解，太陽風沖刷著地球和太陽系中的其他行星”。

由SwRI 設計和製造的四顆PUNCH 衛星將提供以太陽為中心的90 度天空肖像，如圖所示。 一顆衛星上的窄場成像儀是一個日冕儀，它能遮擋太陽最亮的光線，以顯示較暗的日冕。 三台由西南研究院開發的寬場成像儀使用擋板和地面處理技術來顯示外冕和太陽風本身的微弱痕跡，比銀河系還要暗1000倍。 資料來源：西南研究所

發射後，PUNCH 衛星群將沿著晝夜線在低地軌道上展開，因此太空船將一直處於陽光下，可以清楚地看到各個方向。

“為了獲得我們需要的數據，我們必須製造一個和地球一樣大的儀器，”DeForest 說。 “這是不可能的，所以我們使用了四個小型航天器，它們同步分佈在地球周圍，創建了一個寬8000 英里的虛擬儀器，以太陽為中心，對四分之一的天空進行成像。”

一顆衛星攜帶一個日冕儀，即由美國海軍研究實驗室開發的窄場成像儀，可對日冕進行連續成像。 另外三顆衛星則攜帶有SwRI 開發的寬場成像儀，用於觀測日冕最外層非常微弱的部分以及太陽風本身。

“PUNCH將使不可見的東西變得可見，”DeForest說。 「我們的寬視野成像儀中的深度擋板能將直射太陽光減少16 個數量級或1000 萬億倍–相當於人的質量和冷病毒的質量之比。 然後，在地面上進行最先進的處理，去除背景星場，即每張圖像中99% 以上的光線，從而揭示出極其微弱的太陽風微光”。

每個太空船都包括一個由RAL Space 公司開發的照相機，每四分鐘透過三個不同的偏振濾光片收集三個原始影像。 此外，每個太空船還將每八分鐘產生一張清晰的非偏振影像，用於校準。 這個新視角將使科學家們能夠辨別日冕物質拋射在內太陽系移動時的確切軌跡和速度，從而改進目前只能測量日冕本身而無法測量三維運動的儀器。

由美國西南研究院設計和製造的四個手提箱大小的航天器通過了所有最終評估，現已裝入航天器，等待在2月28日之前發射進入低地球軌道。 NASA 的PUNCH 任務旨在首次提供日冕和新生太陽風的統一綜合影像。 資料來源：西南研究所

“雖然PUNCH 是一項研究任務，但我們將能夠在空間風暴或日冕物質拋射接近地球時對其進行三維跟踪–這對於預報空間天氣以及它可能如何影響我們這個航天社會至關重要，”DeForest 說。 “我們希望PUNCH 能夠像地球同步衛星為地球天氣預報帶來的革命性變化一樣，為太空天氣預報帶來革命性變化。”

美國國家航空暨太空總署（NASA）的小型探索者（SMEX）計畫利用太陽物理學和天文物理學方面的創新和具有成本效益的方法，為突破性的太空科學任務提供了頻繁的機會。 作為PUNCH 任務的領導機構，美國西南研究院（SwRI）也將監督四個太空船的運作。 PUNCH 團隊包括開發窄場成像儀的美國海軍研究實驗室和英國牛津郡的RAL Space 公司，後者為此次任務的四台可見光相機提供偵測器系統。

編譯自/ ScitechDaily