历经17年，美国宇航局STEREO-A航天器首次飞越地球

原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

美国宇航局太阳动力学天文台的图像显示，太阳在2019年10月处于太阳极小期（左），最后一次太阳极小期在2014年4月（右）。黑暗的日冕洞在太阳极小期覆盖太阳，而明亮的活跃区域 - 表明更多的太阳活动 - 在太阳极大期覆盖太阳。图片来源：NASA太阳动力学天文台/Joy Ng

2023 年 8 月 12 日，美国宇航局的 STEREO-A 航天器在太阳和地球之间经过，标志着这项近 17 年的任务首次飞越地球。这次访问为航天器带来了一个特殊的机会，可以与NASA在地球附近的任务合作，并揭示对我们最近的恒星的新见解。

双STEREO（太阳环境天文台）航天器于2006年10月25日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。STEREO-A（代表“前方”）在地球上领先，而STEREO-B（代表“落后”）落后，两者都绘制了围绕太阳的类似地球的轨道。

在发射后的头几年，双航天器任务实现了其具有里程碑意义的目标：提供我们最近恒星的第一个立体或多视角视图。2011年2月6日，该任务实现了另一个里程碑：STEREO-A和-B在其轨道上达到了180度的分离。人类第一次将太阳视为一个完整的球体。

“在此之前，我们被'拴住'在太阳 - 地球线上 - 我们一次只能看到太阳的一侧，”华盛顿特区NASA总部的STEREO项目科学家Lika Guhathakurta说，“立体声打破了这种束缚，让我们看到了太阳作为一个三维物体。

美国宇航局的STEREO-A航天器将于2023年8月12日越过太阳-地球线。这次穿越发生在金星经过太阳和地球之间的一天之前，尽管这颗行星将从地球的视野中出现在太阳下方10度的地方，并且在STEREO-A的视野之外。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室/汤姆布里奇曼

多年来，该任务完成了许多其他科学壮举，研究人员研究了两种航天器的观点，直到2014年任务控制在计划重置后与STEREO-B失去联系。然而，STEREO-A继续它的旅程，捕捉地球上无法获得的太阳景观。

2023 年 8 月 12 日，随着航天器在围绕太阳的轨道上“绕”我们，STEREO-A 在地球上的领先优势已经增长到一整圈。在STEREO-A飞越前后的几周内，科学家们正在抓住机会提出任务通常无法解决的问题。

太阳的 3D 视图

在飞越地球的过程中，STEREO-A将再次做一些它早年对它的孪生兄弟做的事情：结合视图来实现立体视觉。

立体视觉使我们能够从二维或平面图像中提取3D信息。这就是两个眼球如何从偏移位置看世界，产生深度感知。你的大脑比较每只眼睛的图像，这些图像之间的细微差异揭示了哪些物体更近或更远。

STEREO-A将通过将其视图与美国宇航局和欧洲航天局的太阳和日光层天文台（SOHO）以及美国宇航局的太阳动力学天文台（SDO）综合来实现这种3D观看。更好的是，STEREO-A与地球的距离在整个飞掠过程中都会发生变化，从而优化其在不同时间针对不同大小的太阳特征的立体视觉。就好像科学家们正在调整几百万英里宽的望远镜的焦点。 立体视觉是3D电影背后的原因，因为两个略微偏移的图像被叠加，红蓝色3D眼镜确保每只眼睛只感知其中一张图像。戴着这种眼镜的读者会感知到这张太阳视图，这是由 STEREO-A 和美国宇航局太阳动力学天文台 （SDO） 于 2023 年 7 月 6 日拍摄的太阳视图组合而成的。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室/汤姆布里奇曼

STEREO科学家正在利用这个机会进行急需的测量。他们正在识别活跃区域，即太阳黑子下方的磁性复杂区域，希望揭示有关其结构的3D信息，这些信息通常在2D图像中丢失。他们还将测试一种新的理论，即日冕环 - 经常在太阳特写图像中看到的巨大拱门 - 并不是它们看起来的样子。

“最近有一种观点认为，日冕环可能只是视错觉，”马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的STEREO项目科学家Terry Kucera说。一些科学家认为，我们有限的视角使它们看起来具有可能并不真正具有的形状。“如果你从多个角度看待它们，这应该变得更加明显，”Kucera补充道。

太阳喷发内部

这不仅是STEREO-A在飞越地球时会看到什么，还有它“感觉”，这可能会导致重大发现。 这张日冕仪图像显示了逃离太阳的日冕物质抛射，它被遮挡在图像中心的黑色圆圈后面。STEREO-A 于 2023 年 7 月 17 日拍摄了这次地球定向的 CME 喷发。CME由COR2仪器在STEREO-A上以日冕仪有史以来的最高节奏（2.5分钟）捕获。图片来源：NASA/STEREO-A/SECCHI

当被称为日冕物质抛射（CME）的太阳物质羽流到达地球时，它会破坏卫星和无线电信号，甚至导致电网激增。或者，它可能几乎没有任何效果。这一切都取决于其中嵌入的磁场，在太阳和地球之间的9300万英里内，磁场可能会发生巨大变化。

为了了解CME的磁场在前往地球的途中是如何演变的，科学家们建立了这些太阳喷发的计算机模型，并通过每次新的航天器观测来更新它们。但是单个航天器的数据只能告诉我们这么多。

“这就像关于盲人和大象的寓言 - 感觉腿的人说'它就像树干'，而感觉尾巴的人说'它像一条蛇'，”新罕布什尔大学教授，STEREO-A仪器之一的首席研究员托尼加尔文说。“这就是我们现在使用CME所坚持的，因为我们通常只有一两个航天器彼此相邻地测量它。

在STEREO-A飞越地球之前和之后的几个月里，任何地球导向的CME都将经过STEREO-A和其他近地航天器，为科学家提供急需的CME内部多点测量。

根本不同的太阳

STEREO-A在2006年发射后不久也靠近地球。那是在“太阳极小期”期间，这是太阳大约11年高低活动周期中的低点。

当我们接近2025年预测的太阳最大值时，太阳并不那么困倦。“在太阳周期的这个火箭级，STEREO-A将经历一个根本不同的太阳，”Guhathakurta 说。“从中可以学到很多知识。”

关注科学剃刀，每日推送关于核聚变、理论物理、太空探索的最新动态，SpaceX为专题日更

原标题：《『历经17年，美国宇航局STEREO-A航天器首次飞越地球(phys)》

阅读原文