太空探索Space

Exploring第二篇探索太空第八章探索太空奧秘8.2

從太空觀測作業第四次作業題目：總結一次太空探索任務，包括：主要目標、主要儀器、實現途徑？要求：（1）要求表達獨立思考（3）字數：800

~

1500字（4）交作業時間：不晚于5月26日空間物理與應用技術(1)8.2

從太空觀測為什么需要從太空觀測

？地球大氣層對天文觀測極為不利。空間物理與應用技術(2)8.2

從太空觀測觀測

的基本方法日震測量：了解結構和動力學；可見光日冕儀和紫外成像觀測：研究

大氣（色球層、過渡區和日冕）；X射線和γ射線成像觀測：了解

高能加速和加熱的過程；4.磁場的三維結構測量：了解

各種爆發性活動發生發展的規律。空間物理與應用技術(3)8.2

從太空觀測日震測量結

表面存在各種波模的震蕩，可用來研究構，稱為日震；日震的三個可觀測量（針對光球層）1.

位移或

直徑的變化；2.

溫度或亮度的變化；3.

徑向速度分量。空間物理與應用技術(4)8.2

從太空觀測可見光日冕儀（白光日冕儀和分光日冕儀）采用遮擋的辦法實現人工日食，在把光球層的強光阻擋以后，即可觀察到

大氣活動。空間物理與應用技術(5)8.2

從太空觀測紫外成像在遠紫外（FUV）和極紫外（EUV）波段，日冕輻射強于光球及色球，成為主要發射源。不同波長的紫外輻射來自

大氣的不同高度，所以不同波長的紫外單色像能給出不同高度、不同溫度范圍的大氣輻射分布。獲得大氣的等離子體特征（包括密度、溫度、流速及豐度等）。空間物理與應用技術(6)8.2

從太空觀測X射線和γ射線成像對X射線和γ射線進行成像觀測，可了解過程，特別是耀斑。的爆發硬X射線連續譜是由高能電子的軔致輻射產生。高能離子與周圍

大氣的核碰撞產生

射線。空間物理與應用技術(7)8.2

從太空觀測磁場測量大氣為等離子體物質，受磁場控制；局部磁場的變化控制著太陽表面活動區的發展，在活動區全盛時期，活動區磁場可高達幾千高斯。

磁場的測量主要依據光譜線的塞曼效應。空間物理與應用技術(8)8.2

從太空觀測磁場測量塞曼效應：原子能級的精細結構原子光譜：原子的核外電子由高能級向低能級躍遷產生輻射；原子光譜的波長是非常精確的。當原子處于磁場下，原子光譜會

，裂距大小與磁場強度成正比。

后的譜線還具有特定的偏振性。空間物理與應用技術(9)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryNASA和ESA于1995年12月聯合發射SOHO。SOHO位于日地聯線之間的拉格朗日點，對

的爆發性事件，可提前30多分鐘提供準確的預報和警報。空間物理與應用技術(10)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日震探測儀器：GOLF

(Global

Oscillations

at

Low

Frequencies)整體低頻速度震蕩測量：依據

Na原子的

D1(5896?)和D2(5890?)夫朗和費

(Fraunh?fer)譜線的多普勒頻移，測量

表面的縱向速度，獲得低頻日震信息。觀測低階(l

3)

波的速度震蕩，頻率范圍從0.1Hz到6mHz(周期從3分鐘到100天)，分辨率好于310-7Hz；極高的靈敏度(

<1

mm/s)不間斷地測量全日震蕩譜；研究

內層的物理結構，包括密度、氦豐度和旋轉變化率隨半徑的變化。原理：在設備上加磁場，利用塞曼效應測量譜線峰值位置。空間物理與應用技術(11)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryGOLF

(Global

Oscillations

at

Low

Frequencies)空間物理與應用技術(12)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar日震探測儀器：&

Heliospheric

ObservatoryMDI/SOI

(Michelson

Doppler

Imager/Solar

OscillationsInvestigation)的傅立葉光譜儀（光譜分辨率極MDI是一個修高）；利用光線在大氣中的塞曼效應測量多普勒頻移；測量高次模(l

高達4500)；同時可以測量

磁場。空間物理與應用技術(13)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryMDI/SOI

(Michelson

Doppler

Imager/Solar

OscillationsInvestigation)空間物理與應用技術(14)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日冕觀測CDS

(Coronal

Diagnostic

Spectrometer)日冕來獲得分光計：通過研究極紫外(EUV)區的發射線特征大氣的等離子體特征（包括密度、溫度、流速及豐度等）。EIT

(Extreme

ultraviolet

Imaging

escope)極紫外成像望遠鏡：研究色球和日冕小尺度結構的動力學，耀斑活動等。LASCO

(Large

Angle

and

Spectrometric

Coronagraph)日冕儀：利用人工日食的方法研究日冕物質拋射（CME）。空間物理與應用技術(15)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日冕觀測SUMER

(Solar

Ultraviolet

Measurements

of

EmittedRadiation)輻射的的紫外測量儀：測量S、C、O、N、Si等元素在紫外譜上的輻射，研究

日冕和過渡期活動。UVCS

(Ultraviolet

Coronagraph

Spectrometer)紫外日冕光譜儀。空間物理與應用技術(16)8.2

從太空觀測SOHO任務—SOlar

&

Heliospheric

Observatoryhtt

.nasa.

/data/realtime-images.html空間物理與應用技術(17)8.2

從太空觀測Solar-B任務（別名HINODE，日出）是

太空探索局（

JAXA）的宇宙科學研究本部（ISAS）與NASA合作的探測任務。Solar-B是ISAS的第三個

探測任務，前一個是

、和英國合作的Yohkoh(陽光號，Solar-A)，1991~2001.空間物理與應用技術(18)8.2

從太空觀測Solar-B任務（別名HINODE）東京時間6:36am，由

太空探索局的M-V-7火箭，從Uchinoura空間中心發射升空；7:21am在成功分離，亞哥站收到SOLAR-B

的信號，SOLAR-B能電池展開正常；軌道：

同步圓軌道，高度600

km；：最少3年，期望8年；成像運動補償，分辨率達到0.25角秒。空間物理與應用技術(19)8.2

從太空觀測Solar-B任務（別名HINODE）有效載荷Optical

escope

Assembly

(OTA)Extreme-ultraviolet

ImagingSpectrometer

(EIS)Solar

X-Rayescope空間物理與應用技術(20)8.2

從太空觀測Solar-B任務（別名HINODE）空間物理與應用技術(21)8.2

從太空觀測空間物理與應用技術(22)8.2

從太空觀測STEREO任務—Solar

Terrestrial

RelationsObservator特點：用兩艘運行在地球軌道的飛船，一艘先于地球，另一艘滯后于地球，同時從不同的角度對日冕進行觀測。發射，預計壽命2年；實現對以及日冕物質拋射的真正三維觀測。空間物理與應用技術(23)8.2

從太空觀測STEREO任務空間物理與應用技術(24)8.2

從太空觀測SDO任務：Solar

Dynamics

Observatory與星同（LWS）在計劃的一個部分。爾從卡拉維拉發射。軌道：SDO位于地球同步軌道，指向

；姿態：三軸穩定（3-Axis

stabilized）；通信：Ka波段，連續高數據率，~

130

Mbps

；

：高4.5m，邊長2m，重3100kg（包括

）。空間物理與應用技術(25)8.2

從太空觀測SDO任務：Solar

Dynamics

Observatory主要載荷儀器Helioseismic

and

Magnetic

Imager

(HMI):近表面動力學

測量；Atmospheric

Imaging

Assembly

(AIA):測量色球層和低日冕的等離子體快速變化性質；Spectrometer

for

Irradiance

in

the

Extreme-Ultraviolet:0.1

nm分辨率的遠紫外全日面觀測；Whi ight

Coronagraphic

Imager:測量白光極化強度，探測日冕物質拋射事件（CME）.空間物理與應用技術(26)8.2

從太空觀測Solar

Probe任務：未來化時代的探測任務與星同（LWS）在計劃的一個部分。將到達距離

表面3個Rs的地方，探測研究日冕。被比喻為首次接近一顆恒星。計劃2007年2月發射，但是任務被推延。大氣和空間物理與應用技術(27)8.2

從太空觀測Solar

Probe任務2008年任務修改為Solar

Probe+空間物理與應用技術(28)8.2

從太空觀測Solar

Sentinel任務（

艦隊）與星同（LWS）在計劃的一個部分。特點：1.

由四顆飛行器組成

“內日球層艦隊”實現等離子體、高能粒子和磁場環境的實地測量，繞

軌道0.250.74AU；并多點進行X-ray、無線電、γ射線和中子輻射遙測。2.

在

同步軌道上設置艦隊的近地

，進行紫外和白光日冕觀測；3.

在1AU軌道的地球上游60和120位置設置兩個飛行器，組成遠端艦隊，測量

光球層的磁場。再結合STEREO、SDO、SolarOrbiter等任務，以及地面觀測，形成完美的

監測系統。空間物理與應用技術(29)8.2

從太空觀測艦隊）Solar

Sentinel任務（內日球層艦隊：空間物理與應用技術(30)8.2

從太空觀測艦隊）Solar

Sentinel任務（內日球層艦隊：空間物理與應用技術(31)8.2

從太空觀測Solar

Sentinel任務（艦隊）內日球層艦隊，及發射時的位置，一劍四星。應用技術(32)8.2

從太空觀測艦隊）Solar

Sentinel任務（內日球層艦隊，軌道計劃空間物理與應用技術(33)8.2

從太空觀測Solar

Orbiter任務（

軌道站）的最近距是ESA計劃發射的飛船；SolarOrbiter到離是45Rs（0.23

AU）。使用電推進技術，并將多次利用金星的引力作用改變軌道傾角直到相對

赤道30，以便觀測

不同的緯度。預計發射時間2017~2018年。空間物理與應用技術(34)8.2

從太空觀測Solar

Polar

Orbiter

(SPO)正在做技術可行性研究項目；距離

0.5AU的

極軌軌道。發射后通過

帆使軌道降低到0.5AU，用4年的時間再把傾角抬升到黃道面成83。然后解除

帆，以保持軌道。空間物理與應用技術(35)8.2

從太空觀測“夸父”計劃（Kuafu）中國

下一個空間科學和空間天氣探測計劃。“夸父”計劃是實地探測和遙感探測相結合的計劃。由三個

組成：Kuafu-A、

Kuafu-B1和Kuafu-B2Kuafu-A位于L1Kuafu-B1和Kuafu-B2處于同一個極軌軌道，當Kuafu-B1位于遠地點時，Kuafu-B2正好在近地點。及和Kuafu