微卫星以前所未有的方式观察年轻的太阳风

科学家们知道，太阳风从太阳中流出，冲入太空，不断用大量带电粒子震撼地球和其他行星。

他们只是从未见过-至少不是一个无缝的，相互联系的过程。

取而代之的是，科学家们依赖于少数几个没有优化以观察风的太阳观测望远镜，来将风如何从太阳中解开的难题拼凑起来，最终摆脱恒星的磁场。这些仪器所描绘的画面错综复杂，充其量只能在太阳的两极留下明显的盲点，因此很难确定风如何演变。

最近资助的四个微卫星星座称为PUNCH(用于统一电晕和太阳圈的极光计)，将改变这种状况。

美国国家大气研究中心(NCAR)高空观测站临时主任萨拉·吉布森(Sarah Gibson)说：“利用现有的仪器，我们总是必须将两者之间的差距修补在一起。”他正在协调该特派团的科学工作。“ PUNCH填补了空白，并以完全平滑和一致的方式合并了数据。所有内容都通过设计进行匹配。”

PUNCH还可以帮助研究人员更好地了解日冕物质抛射从太阳表面喷发后的结构和轨迹，这些信息对于改善对这些太空天气现象可能如何影响地球的预测至关重要。日冕物质抛射(CME)有可能危及卫星和宇航员，并破坏无线电和GPS通信，在最坏的情况下，会引发地下电流，这些电流可能会击落电网，但影响程度取决于其远离地面的路径。太阳及其磁场相对于地球自身的方向。

由西南研究所(SwRI)领导的PUNCH，于6月被美国国家航空航天局(NASA)选为小型探索者(SMEX)任务的资金来源。这些卫星的目标发射日期是2022年，每颗卫星一旦建造，重约100磅。

除NCAR和SwRI外，其他任务合作伙伴还包括海军研究实验室，卢瑟福·阿普尔顿实验室以及横跨多个大洲的科学团队。

PUNCH卫星将绘制太阳风的流向图，可以在此处看到。为了获得这种动画效果，科学家们以特殊模式在现有NASA航天器上运行了仪器。PUNCH的观察将更加敏感，并涵盖更广阔的视野。图片来源：NASA

不断测风

长期以来，科学家一直对太阳的日冕(或外部大气层)与日球层(围绕着所有行星并被太阳风渗透的气泡)之间的过渡感到好奇。一个从哪里开始，另一端从哪里开始?

当年轻的太阳风流经日冕时，其行为仍受太阳磁场的控制。但是一旦它脱离了电晕，其行为就会改变。对现有望远镜的拼凑而成的太阳风的观察表明，一旦风离开日冕，风会加速并变得更加湍急，使其看起来几乎是蓬松的。现在，科学家们想知道边界的位置(称为Alfvén区)，以及观测中的蓬松度(称为絮凝)是由于风的实际变化还是来自不同望远镜的数据拼凑而成的副产品。

PUNCH旨在回答这些问题。它的四个手提箱大小的卫星将首次连续绘制年轻太阳风从外日冕流向内日球层的流图。

吉布森说：“由于PUNCH具有匹配的仪器，我们可以观察一下这种转变，并知道我们所看到的是由于仪器还是由于基本物理学。”

四个微卫星上的仪器灵敏度是任何以前的望远镜的10倍，并且它们的形成(其中一颗卫星靠近而三颗卫星协同工作以扫出更远的区域)将确保连续观察。

三维视图

PUNCH上的仪器还将观察偏振光和非偏振光。当光从地球或太阳大气中的粒子中散射出来时，它可能会变成偏振光。测量偏振光并将其与非偏振光进行对比，可以使科学家从三维角度观察颗粒的密度和结构。

在尝试确定CME的影响时，这尤其有用。吉布森说，结合从CME的极化和非极化图像中收集的信息，可以使科学家确定其轨迹并更好地了解其结构，从而可以揭示其磁场的方向。

由于PUNCH卫星正在从地球自身的轨道上观测太阳，因此很难收集有关直接向地球投掷的CME的信息。但是，PUNCH观测到的CME远离地球的轨迹将提供独特的信息，这些信息可以为未来的空间天气预报方法提供依据。

UNCRI首席研究员SwRI科学家Craig DeForest说：“用偏振光拍摄天空是任务的秘密所在。” “当太阳光从电子反射回来时，它会极化。极化效应使我们能够测量太阳风特征如何在三个维度上移动和演化，而不仅仅是二维像平面。PUNCH是第一个具有灵敏度和极化能力的任务，常规地跟踪3-D中的太阳风特征。”