太阳轨道飞行器：将图片转化为太阳“篝火”、太空天气、和解体的彗星

　　太阳轨道器的最新结果表明，该任务是使太阳表面的事件与飞船周围行星际空间中发生的事情之间的首次直接联系。它还为我们提供了有关太阳“篝火”，太空天气和彗星分解的新见解。

　　ESA太阳轨道器项目科学家DanielMüller说：“我对Solar Orbiter的性能以及使它及其仪器保持运转的各个团队的表现感到非常满意。

　　“今年在困难的情况下，这是一个真正的团队努力，现在我们开始看到这些努力真正奏效。”

　　太阳轨道器的十个科学仪器分为两组。有六台遥感望远镜和四台现场仪器。遥感仪器观察太阳及其扩展的大气电压。现场仪器测量航天器周围的粒子，这些粒子已被太阳释放，被称为太阳风，以及其磁场和电场。将这些粒子和场的起源追溯到太阳表面是太阳轨道飞行器的主要目标之一。

　　在6月15日发生太阳轨道飞行器首次近距离掠过太阳的过程中，航天器接近了7700万公里，遥感和现场仪器都在记录数据。

　　太阳风的足迹

　　太阳轨道器的数据使计算撞击航天器的太阳风的源区域成为可能，并在遥感影像中识别出这种“足迹”。在2020年6月研究的一个例子中，足迹出现在称为“日冕洞”的区域的边缘，太阳的磁场在那里进入太空，从而使太阳风流动。

　　即使这项工作是初步的，它仍然超出了迄今为止所有可能的工作。

　　“我们以前从未能够精确地绘制出这样的地图，”伦敦帝国学院的蒂姆·霍伯里（Tim Horbury）表示，他是太阳轨道飞行器现场工作组的主席。

　　篝火物理学

　　太阳轨道飞行器还拥有有关太阳“篝火”的新信息，今年年初引起了全世界的关注。

　　任务的第一批图像显示了看起来像是整个太阳表面爆发的微小太阳爆发的大量图像。科学家称它们为篝火是因为尚不清楚与这些事件相关的确切能量。没有能量，还不清楚它们是否与其他特派团看到的其他较小规模的爆发事件相同。令人着迷的是，长期以来人们一直认为小规模的“纳米耀斑”会出现在太阳上，但我们从来没有办法看到如此小的事件。

　　“篝火可能是太阳轨道飞行器追随的纳米火炬，”法国奥赛空间研究所的FrédéricAuchère说，他是法国太阳轨道遥感工作组主席。

　　这很重要，因为从理论上讲，纳米火炬负责加热日冕，即太阳的外部大气。日冕的温度约为一百万摄氏度，而表面的温度仅为约五千度，这仍然是当今太阳物理学中最令人费解的问题之一。研究这个奥秘是太阳轨道飞行器的关键科学目标之一。

　　为了探索这个想法，研究人员一直在使用太阳轨道器的SPICE（日冕环境的光谱成像）仪器分析数据。SPICE旨在揭示太阳表面气体的速度。结果表明，确实存在一些小规模的事件，其中气体以极大的速度运动，但尚未找到与篝火相关的信息。

　　“目前，我们只有调试数据，这些数据是在团队仍在学习他们的仪器在太空中的行为时获取的，结果是非常初步的。但显然，我们确实看到了非常有趣的事情。”弗雷德里克（Frédéric）说。

　　冲浪彗星的尾巴

　　除了朝着计划中的太阳轨道飞行器科学目标迈进之外，航天器中还出现了偶然的科学。

　　太阳轨道飞行器发射后不久，人们注意到它会飞过ATLAS彗星的下游，穿过它的两条尾巴。尽管“太阳轨道飞行器”不是为这样的遭遇而设计的，并且由于此时尚不准备获取科学数据，但任务专家仍在努力确保所有现场仪器都记录了这种独特的遭遇。

　　但是《自然》还有另外一个玩法：彗星在飞船接近之前就解体了。因此，除了希望从尾部发出强烈信号之外，航天器完全看不到任何东西是完全可能的。

　　事实并非如此。太阳轨道器确实在彗星ATLAS的数据中看到了签名，但是没有科学家通常期望的那种签名。航天器没有检测到强烈的单次穿越，而是在磁数据中检测到无数次波动。它还可以检测到补丁中的灰尘。这可能是从彗星内部释放的，因为它分裂成许多小块。

　　蒂姆说：“这是我们第一次真正经历了彗星解体后的旅行。” “那里有很多非常有趣的数据，这是我们可以使用Solar Orbiter进行的那种高质量的偶然科学的另一个例子。”

　　隐形太空天气

　　太阳轨道飞行器一直在太空中测量太阳风的大部分时间，记录许多太阳粒子的喷射。然后，在4月19日，一次特别有趣的日冕物质抛射横扫了太阳轨道飞行器。

　　日冕物质抛射（CME）是一个大型太空天气事件，其中数十亿吨的粒子可以从太阳的外层大气中抛出。在这个4月14日从太阳爆发的特殊CME期间，太阳轨道飞行器大约是从地球到太阳的20％。

　　太阳轨道飞行器并不是唯一观测到这一事件的航天器。当时，ESA的BepiColombo水星飞行任务正由地球飞行。另外还有一架名为STEREO的NASA太阳航天器，位于距太阳直接地球线约90度的位置，直视CME穿越的空间区域。它观看了CME撞击太阳轨道飞行器，然后观看了BepiColombo和地球。结合所有不同航天器的测量结果，研究人员可以真正研究日冕物质抛射在太空中传播时的演化方式。

　　这被称为多点科学，由于内部太阳系中的航天器数量众多，它将成为我们了解太阳风和太空天气的一种越来越强大的工具。

　　蒂姆说：“我们可以远程观察它，我们可以对其进行现场测量，还可以看到CME在其向地球传播时如何变化。”

　　位于地球前方的ESA-NASA SOHO航天器几乎没有观察到太阳这样的爆发。这使4月19日的事件成为罕见的太空天气事件，称为隐形CME。研究这些难以捉摸的事件将有助于我们更全面地了解太空天气。

　　在未来几年中，多点科学的机会将会增加。12月27日，太阳轨道器将完成它的第一个金星飞越。这项活动将利用地球的引力使航天器摆动到更靠近太阳的位置，从而使太阳轨道器处于与NASA的帕克太阳探测器联合测量的更好位置，该探测器还将在2021年完成两次金星飞越。

　　当Parker从太阳大气内部进行实地测量时，Solar Orbiter将拍摄同一区域的图像。这两个航天器将共同提供细节和更广阔的视野。

　　“ 2021年对于太阳轨道飞行器来说将是令人振奋的时刻，”美国宇航局太阳轨道器项目科学家Teresa Nieves-Chinchilla说。“到今年年底，所有仪器将以成熟的科学模式协同工作，我们将准备进一步靠近太阳。”

　　到2022年，太阳轨道器将接近太阳表面4800万公里，比2021年接近2000万公里。