Nuevos conocimientos | Satélite ASO-S: Mira el sol a 720 kilómetros en el futuro.
El sol es la estrella más relacionada con el ser humano y la única estrella que se puede estudiar en detalle. La investigación sobre el campo magnético solar, las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal (un campo magnético, dos tormentas) tiene una importante importancia científica y práctica.
Después de "explorar la luna" y "explorar el fuego", la "exploración del sol" de China está ahora en la agenda. Actualmente, el primer satélite de exploración solar integral de mi país, el Observatorio Solar Avanzado Espacial (ASO-S), está a punto de entrar en la etapa de desarrollo de prototipo. Esto significa que el prototipo de ingeniería del satélite está a punto de completarse. Después de aproximadamente un año de desarrollo del prototipo, se espera que el ASO-S sea lanzado en 2022. En ese momento se registrará la "tormenta solar" del 25º ciclo solar. en detalle y se pueden predecir explosiones solares de manera oportuna posible impacto en la tierra.
El "Solar Orbiter" fue lanzado al espacio y tomó por primera vez fotografías de los polos norte y sur del sol desde latitudes más altas. Agencia de Noticias Xinhua
El sol es un laboratorio de física.
Perseguir el sol y el viento existe desde la antigüedad.
Aunque la distancia media entre el Sol y la Tierra es de 65.438+500 millones de kilómetros, una vez que el Sol "salga", traerá consecuencias inconmensurables para la Tierra.
En 2003, una fuerte tormenta magnética estalló en el sol, causando daños en diversos grados a una serie de satélites científicos europeos y americanos como GOES, ACE, SOHO y WIND, provocando interferencias en el satélite global. comunicaciones, afectando el sistema de posicionamiento global GPS y afectando la precisión del posicionamiento. Se produjeron desviaciones, lo que resultó en diversos grados de parálisis de algunos sistemas de transporte en tierra y en el espacio que requieren comunicación y posicionamiento instantáneos.
“La razón es que el sol emite una gran cantidad de partículas cargadas de alta energía, que causan graves daños al entorno electromagnético de la Tierra, especialmente manchas solares, llamaradas y eyecciones de masa coronal, profesor asociado Xiao Yong”. en la Escuela de Ciencias Físicas y Tecnología de la Universidad de Hebei, dijo.
Las manchas solares existen en la superficie de la fotosfera donde se acumulan los campos magnéticos. Con la ayuda de la ciencia y la tecnología modernas, los científicos han observado que el número y la ubicación de las manchas solares cambian periódicamente cada 11 años.
Una llamarada solar es una intensa explosión de radiación y la explosión local más intensa del sistema solar. Las longitudes de onda de la luz que emite abarcan todo el espectro electromagnético.
Una eyección de masa coronal es otra forma de energía liberada por el sol. Una eyección de masa coronal gigante puede contener miles de millones de toneladas de material que abandona el Sol en un corto período de tiempo.
En el análisis final, ya sean manchas solares, erupciones solares o eyecciones de masa coronal, la causa fundamental es el campo magnético solar.
“Desde la perspectiva del estudio de las leyes naturales y las ciencias naturales, el sol es un muy buen laboratorio de física natural con un contenido de investigación muy rico. Algunos expertos dijeron que los fenómenos físicos en el sol se pueden encontrar en la física secundaria”. libros de texto e investigación de fronteras en física. Además de los procesos físicos dentro del sol, también podemos observar y estudiar la superficie del sol, la atmósfera, el campo magnético, la estructura, las fluctuaciones, la radiación de banda completa, el plasma y las leyes de los fluidos. Es inimaginable observar estos fenómenos físicos en detalle. otros cuerpos celestes.
Desde la década de 1960, países de todo el mundo han lanzado al espacio más de 70 satélites de exploración solar. En 2018, la tan esperada sonda solar estadounidense Parker fue lanzada al espacio y realizó observaciones cercanas del sol sin precedentes.
En la actualidad, "Parker" ha recibido muchas sorpresas. Superondas, islas magnéticas flotantes, "lluvias" de partículas cargadas y eyecciones de masa coronal "invisibles".
Entonces, ¿por qué explorar el sol en el espacio?
Los expertos explicaron que debido a la existencia de la atmósfera terrestre, al observar el sol desde la tierra sólo se puede observar luz visible y emisiones de radio limitadas, que solo representan una pequeña parte del amplio espectro de radiación solar. Y la atmósfera terrestre absorbe más radiación de banda de ondas, como la mayoría de la radiación de alta energía, como los rayos ultravioleta e infrarrojos, los rayos X y los rayos gamma, antes de llegar a la Tierra.
“La ventaja de los satélites es que pueden estar completamente separados de la influencia de la atmósfera terrestre, estudiar el sol en todas las bandas de longitud de onda y así pintar una imagen completa del sol”, dijo Xiao Yong.
Ya en 1976, China intentó proponer e implementar un satélite solar de exploración espacial. En las últimas décadas, China no ha lanzado un satélite dedicado a la exploración solar. Por lo tanto, la gente está llena de expectativas sobre el primer satélite integral de exploración solar de China, ASO-S.
"La idea de construir este satélite se formó en la década de 1990 y luego se modificó y mejoró continuamente. No fue hasta que la Academia de Ciencias de China lanzó el proyecto piloto de ciencia espacial en 2011 que ASO-S "Tomé el camino correcto y experimenté un conjunto de procesos estándar de ciencia espacial para proyectos de satélites", dijo Gan, científico jefe del proyecto de satélite ASO-S en el Observatorio de la Montaña Púrpura de la Academia de Ciencias de China, en un informe público.
El satélite ASO-S es muy diferente.
¿Cuál es la diferencia entre el satélite ASO-S y los satélites de exploración solar de otros países? Según los expertos, la característica más importante de ASO-S son sus objetivos científicos.
La relación entre el campo magnético solar, las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal es uno de los temas más importantes en el campo de la física solar. El campo magnético solar, las llamaradas y las eyecciones de masa coronal se denominan "una tormenta magnética, dos tormentas", y el objetivo científico de ASO-S es también "una tormenta magnética, dos tormentas".
Para lograr este objetivo científico, la configuración de carga útil de ASO-S es única.
Según los informes, ASO-S estará equipado con tres telescopios de detección solar con diferentes funciones. Uno se llama All-Sky Vector Magnetic Imager, que se especializa en observar el campo magnético solar. el Hard X-ray Imager, que se especializa en observar las llamaradas del sol; un telescopio solar llamado Lyman Alpha se dedica a observar las eyecciones de masa coronal.
“En la investigación astronómica, la observación combinada, es decir, la observación simultánea de múltiples bandas de ondas, es muy importante”. Xiao Yong explicó que diferentes bandas de ondas reflejan diferentes procesos físicos y lo mismo se puede detectar mediante la observación. diferentes bandas de ondas al mismo tiempo. Las observaciones reflejan diferentes aspectos de la física.
Esta es la característica del satélite ASO-S.
Por supuesto, además de las características de combinación, los tres instrumentos también tienen sus propias características. "Por ejemplo, el generador de imágenes magnético vectorial omnidireccional tiene una resolución temporal relativamente alta; el generador de imágenes de rayos X duros tiene más detectores que instrumentos similares en el mundo, y nosotros tenemos 99 detectores. El telescopio solar Lyman Alpha observa la corona interior, Mann Alpha en sí misma es una nueva ventana de banda", afirmó el personal de I+D.
Antes de ASO-S, el satélite de "exploración solar" de China todavía estaba en blanco y no había mucha experiencia que seguir. "Existen muchas dificultades a la hora de abordar tecnologías clave".
"Sólo los generadores de imágenes de rayos X duros deben superar al menos tres tecnologías clave". El personal de I+D dijo: "Tomemos como ejemplo el procesamiento de rejilla, las 99 sondas del generador de imágenes de rayos X duros equivalen a imágenes pequeñas. Estos ojos pequeños La parte frontal del ojo está compuesta de rejillas. Los fotones de rayos X deben pasar a través de los espacios en la rejilla. El espacio más estrecho es de sólo 18 micrones (1 micrón = 0,001 mm), que es más delgado que un cabello. Al igual que al hacer un libro, primero debe procesar una hoja. "Papel" fino con ranuras y luego pegar un trozo de papel fino en un "libro grueso" con ranuras uniformes. La precisión de alineación de cada ranura es mucho menor que la. ancho de la rendija."
Además, la diferencia entre la rejilla frontal y la rejilla trasera del generador de imágenes de rayos X duros es de 65438 ± 0,2 metros. Los extremos delantero y trasero de la La rejilla debe puntuarse con precisión, de lo contrario no se podrán realizar imágenes. Al mismo tiempo, también se deben considerar los factores de expansión y contracción térmica, el entorno espacial hostil, el proceso de lanzamiento, etc. Esta tecnología todavía estaba en blanco en el país antes.
También está el telescopio Lyman Alpha, que en realidad consta de tres telescopios. El más difícil de desarrollar se llama corona. El coronógrafo no mira el "disco" del sol, sino el área situada entre 1,1 y 2,5 radios solares fuera del "disco" del sol. La luz en esta zona se diferencia del "disco" en una potencia de 10 a -7 a -8. "Debido a que su luz es demasiado débil, es necesario bloquear la fuerte luz del sol para medir la luz en esta área. Puedes imaginar la dificultad", dijo el investigador.
Registros detallados de "Tormenta Solar"
Se entiende que el prototipo del proyecto del satélite ASO-S está a punto de completarse, lo que significa que el satélite se ha convertido en un producto de los dibujos. El prototipo de ingeniería se someterá a una serie de experimentos, los más importantes de los cuales son experimentos de simulación ambiental, simulando su trabajo en el cielo y simulando flujos de trabajo completos como la teledetección y la telemetría. El lanzamiento está previsto para el primer semestre de 2022.
“La razón por la que elegimos lanzarlo en 2022 está relacionada con el ciclo de actividad solar”. Según el personal de I+D, de 2021 a 2022, es el comienzo del ciclo solar número 25. A medida que comience el ciclo solar, habrá más y más manchas solares, el campo magnético solar se volverá cada vez más fuerte y los estallidos solares aumentarán y alcanzarán un pico. Este pico puede estar entre 2024 y 2026.
"Se espera que el satélite de exploración solar funcione durante 4 años". Los investigadores dijeron que esto puede cubrir un ciclo solar relativamente completo desde el principio hasta el pico, obteniendo así tantas muestras de observación como sea posible.
ASO-S operará en una órbita a 720 kilómetros sobre la superficie terrestre.
¿Por qué se eligió esta distancia?
Según los informes, en principio, el generador de imágenes de rayos X duros necesita una órbita más baja y el medidor de corona, una órbita más alta. El personal de I+D realizó un diseño de optimización de la vía y demostró que 720 kilómetros es más apropiado. Este tipo de diseño de órbita también puede cumplir con el requisito de observación continua del Sol durante casi 24 horas.
"La investigación solar está estrechamente relacionada con la vida humana". Xiao Yong dijo que una vez que el sol "explote", las nubes magnéticas producidas por las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal transportarán una gran cantidad de cargas de alta energía. partículas directamente hacia la tierra. Ha causado graves daños al medio ambiente terrestre, especialmente al entorno electromagnético que está estrechamente relacionado con la vida moderna.
Entre ellos, el fenómeno más violento es la "tormenta solar". Una vez que se produzca una tormenta solar, llegarán como se esperaba enormes llamaradas, protuberancias espectaculares y una gran cantidad de eyecciones de masa coronal.
El proyecto ASO-S no sólo estudia la ley natural de "un campo magnético, dos tormentas", sino que también puede predecir oportunamente el impacto de las erupciones solares en la Tierra. Según las estimaciones, cuando se producen actividades explosivas como las eyecciones de masa coronal, los científicos pueden obtener información con al menos 40 horas de antelación, al igual que los pronósticos meteorológicos en la Tierra, y tomar medidas oportunas de alerta y protección para evitar daños al entorno humano.
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