太阳环任务提案：太空探索的新概念

时间：2022-04-15 17:25:08 来源：

这是“太阳环”任务的概念图。

随着科学技术的发展，人类的活动已经并且正在从陆地，海洋和天空扩展到太空和其他星球。在不久的将来，深空和其他地球行星将成为人类的下一个主要领土。太阳是宇宙中最近的恒星。它在许多时间尺度上影响着我们行星的（行星际）空间。因此，观察和理解太阳活动及其在行星际空间中的演化以及对行星空间环境的影响，是我们进入深空并扩大我们领土的必要能力之一。

最近，中国科学技术大学的王玉明教授及其团队与中科院紫金山天文台，中科院微卫星创新研究院，山东大学和中科大学合作。中国科学院提出了一种新的空间探索概念，以了解太阳和内部太阳圈，该概念在线发表在《中国科学技术科学》上。

太阳环任务的初步设计为三个椭圆形轨道。

该概念首次提出在地球和金星之间围绕太阳的三个椭圆轨道上部署六对航天器，分为三对，组成三个椭圆形轨道，以完整的360度角度观察和研究太阳和内部太阳圈。每组中两个航天器之间的分离角约为30度，每组中两个之间的分离角约为120度。通过这种配置，任务将能够以高分辨率对从光球到内部日光层的广阔区域成像，并执行原位测量。将建立三个前所未有的功能：（1）确定光球矢量磁场的模棱两可；（2）定期提供太阳和内部太阳圈的360度图；（3）解析多个尺度和多个经度的太阳风结构。借助这些功能，“太阳环”任务旨在解决太阳周期的起源，太阳爆发的起源，太阳风瞬变的起源以及严重的太空天气事件的起源。

为了实现这些科学目标，研究人员建议在六艘航天器上配备以下科学有效载荷：用于磁场和日震学的光谱成像仪，用于EUV发射的多波段成像仪，广角日冕仪，无线电调查仪，磁通门磁力计，太阳风等离子体分析仪和高能粒子检测器。初步估计，每艘航天器上的有效载荷总质量小于110千克，功耗不超过180瓦，峰值数据传输速率约为52.06 Mbps。

根据中国的运载能力，可以通过使用一枚火箭和两枚航天器技术将“长征3A”或“长征3B”用于三次发射部署。部署周期和运载火箭的选择取决于轨道参数。整个任务中最具挑战性的困难是数据传输。在传统的通信模式下，与地球的距离为0.25 AU（太阳与地球之间的平均距离为1 AU）时，数据传输速率约为5 Mbps，并且在传输速率下降到70 kbps时，数据传输速率将降低至70 kbps。 2 AU的距离。该数据传输速率远低于所需的科学要求。为了解决或缓解该问题，我们要么通过增强机载数据处理，压缩和存储的能力并降低采样频率来降低数据速率，要么为深空通信（例如激光通信）开发更有效的技术。

该任务执行期长，成本高，但其科学和应用前景十分广阔。它可以分三个阶段实施，每个阶段部署两个航天器。任何阶段的成功实施都可以在检测能力和科学研究方面带来巨大的进步；同时，分组的设计思想使任务具有国际合作的前景和可能性。这项任务的成功完成，将极大地增进我们对听起来太阳和行星运转的行星际空间环境的了解，从而增强我们进入深空并扩展人类下一个新领域的能力。

参考：“太阳环任务的概念：概述”，由王玉明，纪海生，王亚敏，夏立东，沉成龙，郭景南，张全浩，黄正华，刘凯，李小雷，刘锐，王静秀和王瑞，2020年5月13日，中国科学技术科学.DOI：
10.1007 / s11431-020-1603-2

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