课件-第8章探索太空奥秘

太空探索Space

Exploring第二篇探索太空第八章探索太空奥秘8.2

从太空观测作业第四次作业题目：总结一次太空探索任务，包括：主要目标、主要仪器、实现途径？要求：（1）要求表达独立思考（3）字数：800

~

1500字（4）交作业时间：不晚于5月26日空间物理与应用技术(1)8.2

从太空观测为什么需要从太空观测

？地球大气层对天文观测极为不利。空间物理与应用技术(2)8.2

从太空观测观测

的基本方法日震测量：了解结构和动力学；可见光日冕仪和紫外成像观测：研究

大气（色球层、过渡区和日冕）；X射线和γ射线成像观测：了解

高能加速和加热的过程；4.磁场的三维结构测量：了解

各种爆发性活动发生发展的规律。空间物理与应用技术(3)8.2

从太空观测日震测量结

表面存在各种波模的震荡，可用来研究构，称为日震；日震的三个可观测量（针对光球层）1.

位移或

直径的变化；2.

温度或亮度的变化；3.

径向速度分量。空间物理与应用技术(4)8.2

从太空观测可见光日冕仪（白光日冕仪和分光日冕仪）采用遮挡的办法实现人工日食，在把光球层的强光阻挡以后，即可观察到

大气活动。空间物理与应用技术(5)8.2

从太空观测紫外成像在远紫外（FUV）和极紫外（EUV）波段，日冕辐射强于光球及色球，成为主要发射源。不同波长的紫外辐射来自

大气的不同高度，所以不同波长的紫外单色像能给出不同高度、不同温度范围的大气辐射分布。获得大气的等离子体特征（包括密度、温度、流速及丰度等）。空间物理与应用技术(6)8.2

从太空观测X射线和γ射线成像对X射线和γ射线进行成像观测，可了解过程，特别是耀斑。的爆发硬X射线连续谱是由高能电子的轫致辐射产生。高能离子与周围

大气的核碰撞产生

射线。空间物理与应用技术(7)8.2

从太空观测磁场测量大气为等离子体物质，受磁场控制；局部磁场的变化控制着太阳表面活动区的发展，在活动区全盛时期，活动区磁场可高达几千高斯。

磁场的测量主要依据光谱线的塞曼效应。空间物理与应用技术(8)8.2

从太空观测磁场测量塞曼效应：原子能级的精细结构原子光谱：原子的核外电子由高能级向低能级跃迁产生辐射；原子光谱的波长是非常精确的。当原子处于磁场下，原子光谱会

，裂距大小与磁场强度成正比。

后的谱线还具有特定的偏振性。空间物理与应用技术(9)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryNASA和ESA于1995年12月联合发射SOHO。SOHO位于日地联线之间的拉格朗日点，对

的爆发性事件，可提前30多分钟提供准确的预报和警报。空间物理与应用技术(10)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日震探测仪器：GOLF

(Global

Oscillations

at

Low

Frequencies)整体低频速度震荡测量：依据

Na原子的

D1(5896Å)和D2(5890Å)夫朗和费

(Fraunhöfer)谱线的多普勒频移，测量

表面的纵向速度，获得低频日震信息。观测低阶(l

3)

波的速度震荡，频率范围从0.1Hz到6mHz(周期从3分钟到100天)，分辨率好于310-7Hz；极高的灵敏度(

<1

mm/s)不间断地测量全日震荡谱；研究

内层的物理结构，包括密度、氦丰度和旋转变化率随半径的变化。原理：在设备上加磁场，利用塞曼效应测量谱线峰值位置。空间物理与应用技术(11)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryGOLF

(Global

Oscillations

at

Low

Frequencies)空间物理与应用技术(12)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar日震探测仪器：&

Heliospheric

ObservatoryMDI/SOI

(Michelson

Doppler

Imager/Solar

OscillationsInvestigation)的傅立叶光谱仪（光谱分辨率极MDI是一个修高）；利用光线在大气中的塞曼效应测量多普勒频移；测量高次模(l

高达4500)；同时可以测量

磁场。空间物理与应用技术(13)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

ObservatoryMDI/SOI

(Michelson

Doppler

Imager/Solar

OscillationsInvestigation)空间物理与应用技术(14)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日冕观测CDS

(Coronal

Diagnostic

Spectrometer)日冕来获得分光计：通过研究极紫外(EUV)区的发射线特征大气的等离子体特征（包括密度、温度、流速及丰度等）。EIT

(Extreme

ultraviolet

Imaging

escope)极紫外成像望远镜：研究色球和日冕小尺度结构的动力学，耀斑活动等。LASCO

(Large

Angle

and

Spectrometric

Coronagraph)日冕仪：利用人工日食的方法研究日冕物质抛射（CME）。空间物理与应用技术(15)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

Observatory日冕观测SUMER

(Solar

Ultraviolet

Measurements

of

EmittedRadiation)辐射的的紫外测量仪：测量S、C、O、N、Si等元素在紫外谱上的辐射，研究

日冕和过渡期活动。UVCS

(Ultraviolet

Coronagraph

Spectrometer)紫外日冕光谱仪。空间物理与应用技术(16)8.2

从太空观测SOHO任务—SOlar

&

Heliospheric

Observatoryhtt

.nasa.

/data/realtime-images.html空间物理与应用技术(17)8.2

从太空观测Solar-B任务（别名HINODE，日出）是

太空探索局（

JAXA）的宇宙科学研究本部（ISAS）与NASA合作的探测任务。Solar-B是ISAS的第三个

探测任务，前一个是

、和英国合作的Yohkoh(阳光号，Solar-A)，1991~2001.空间物理与应用技术(18)8.2

从太空观测Solar-B任务（别名HINODE）东京时间6:36am，由

太空探索局的M-V-7火箭，从Uchinoura空间中心发射升空；7:21am在成功分离，亚哥站收到SOLAR-B

的信号，SOLAR-B能电池展开正常；轨道：

同步圆轨道，高度600

km；：最少3年，期望8年；成像运动补偿，分辨率达到0.25角秒。空间物理与应用技术(19)8.2

从太空观测Solar-B任务（别名HINODE）有效载荷Optical

escope

Assembly

(OTA)Extreme-ultraviolet

ImagingSpectrometer

(EIS)Solar

X-Rayescope空间物理与应用技术(20)8.2

从太空观测Solar-B任务（别名HINODE）空间物理与应用技术(21)8.2

从太空观测空间物理与应用技术(22)8.2

从太空观测STEREO任务—Solar

Terrestrial

RelationsObservator特点：用两艘运行在地球轨道的飞船，一艘先于地球，另一艘滞后于地球，同时从不同的角度对日冕进行观测。发射，预计寿命2年；实现对以及日冕物质抛射的真正三维观测。空间物理与应用技术(23)8.2

从太空观测STEREO任务空间物理与应用技术(24)8.2

从太空观测SDO任务：Solar

Dynamics

Observatory与星同（LWS）在计划的一个部分。尔从卡拉维拉发射。轨道：SDO位于地球同步轨道，指向

；姿态：三轴稳定（3-Axis

stabilized）；通信：Ka波段，连续高数据率，~

130

Mbps

；

：高4.5m，边长2m，重3100kg（包括

）。空间物理与应用技术(25)8.2

从太空观测SDO任务：Solar

Dynamics

Observatory主要载荷仪器Helioseismic

and

Magnetic

Imager

(HMI):近表面动力学

测量；Atmospheric

Imaging

Assembly

(AIA):测量色球层和低日冕的等离子体快速变化性质；Spectrometer

for

Irradiance

in

the

Extreme-Ultraviolet:0.1

nm分辨率的远紫外全日面观测；Whi ight

Coronagraphic

Imager:测量白光极化强度，探测日冕物质抛射事件（CME）.空间物理与应用技术(26)8.2

从太空观测Solar

Probe任务：未来化时代的探测任务与星同（LWS）在计划的一个部分。将到达距离

表面3个Rs的地方，探测研究日冕。被比喻为首次接近一颗恒星。计划2007年2月发射，但是任务被推延。大气和空间物理与应用技术(27)8.2

从太空观测Solar

Probe任务2008年任务修改为Solar

Probe+空间物理与应用技术(28)8.2

从太空观测Solar

Sentinel任务（

舰队）与星同（LWS）在计划的一个部分。特点：1.

由四颗飞行器组成

“内日球层舰队”实现等离子体、高能粒子和磁场环境的实地测量，绕

轨道0.250.74AU；并多点进行X-ray、无线电、γ射线和中子辐射遥测。2.

在

同步轨道上设置舰队的近地

，进行紫外和白光日冕观测；3.

在1AU轨道的地球上游60和120位置设置两个飞行器，组成远端舰队，测量

光球层的磁场。再结合STEREO、SDO、SolarOrbiter等任务，以及地面观测，形成完美的

监测系统。空间物理与应用技术(29)8.2

从太空观测舰队）Solar

Sentinel任务（内日球层舰队：空间物理与应用技术(30)8.2

从太空观测舰队）Solar

Sentinel任务（内日球层舰队：空间物理与应用技术(31)8.2

从太空观测Solar

Sentinel任务（舰队）内日球层舰队，及发射时的位置，一剑四星。应用技术(32)8.2

从太空观测舰队）Solar

Sentinel任务（内日球层舰队，轨道计划空间物理与应用技术(33)8.2

从太空观测Solar

Orbiter任务（

轨道站）的最近距是ESA计划发射的飞船；SolarOrbiter到离是45Rs（0.23

AU）。使用电推进技术，并将多次利用金星的引力作用改变轨道倾角直到相对

赤道30，以便观测

不同的纬度。预计发射时间2017~2018年。空间物理与应用技术(34)8.2

从太空观测Solar

Polar

Orbiter

(SPO)正在做技术可行性研究项目；距离

0.5AU的

极轨轨道。发射后通过

帆使轨道降低到0.5AU，用4年的时间再把倾角抬升到黄道面成83。然后解除

帆，以保持轨道。空间物理与应用技术(35)8.2

从太空观测“夸父”计划（Kuafu）中国

下一个空间科学和空间天气探测计划。“夸父”计划是实地探测和遥感探测相结合的计划。由三个

组成：Kuafu-A、

Kuafu-B1和Kuafu-B2Kuafu-A位于L1Kuafu-B1和Kuafu-B2处于同一个极轨轨道，当Kuafu-B1位于远地点时，Kuafu-B2正好在近地点。及和Kuafu