维度网讯,欧洲空间局与中国科学院联合实施的太阳风—磁层相互作用全景成像卫星任务定于5月19日正式发射。发射窗口为欧洲中部夏令时间5时52分,届时一枚织女星-C运载火箭将从法属圭亚那库鲁航天发射中心将卫星送入预定轨道。此次任务是中欧双方首次在空间科学领域开展任务级、全方位深度合作,卫星发射后将以创新的X射线成像技术首次描绘出地球磁层与太阳风相互作用的全局图景。
SMILE卫星重约2.3吨,将进入一条远地点121000公里、近地点5000公里的大椭圆轨道,卫星80%的时间停留在北半球高纬度区域上空进行科学探测,抵达近地点时则将观测数据传回地面。运行在此轨道上,卫星能长时间对准磁层与太阳风相互作用的关键区域,同时避开范艾伦辐射带中高能粒子的干扰。发射后约57分钟,卫星与火箭分离;63分钟后,太阳能帆板展开,确认发射任务完成。此后,卫星将依靠自身推进系统逐步爬升至最终运行轨道。
科学任务的核心,是搭载于卫星上的四台科学仪器,其中主力设备为软X射线成像仪。太阳风高电荷态离子与地球外层大气中性原子碰撞时会发生电荷交换并辐射出软X射线,成像仪通过捕获这些信号,首次实现对磁层顶大尺度结构的整体成像。另一台极紫外相机则能以单次超过40小时的连续观测周期,监测极光椭圆区的完整形态变化。两台设备协同工作,使科学家首次得以同步观察太阳粒子穿透磁层的路径及其进入大气层后的效应。英国莱斯特大学的研究人员负责了软X射线成像仪的关键工程开发,中国科学院则提供了卫星平台和另外三台科学仪器。
此次发射日期经历了从4月9日的原定计划推迟。欧空局在一份任务更新中说明,推迟源于织女星-C运载火箭一个分系统部件的生产线中发现了技术问题。完成对所有受影响硬件的逐一排查和验证后,中欧双方联合确认卫星和火箭均处于安全稳定状态,一致同意将发射窗口调整为5月19日。整个调查期间,卫星始终维持在库鲁发射场的洁净厂房内,未中断例行状态监测。
SMILE任务源自欧空局宇宙愿景计划,由中国科学院国家空间科学中心和欧空局联合管理。欧空局提供有效载荷模块、软X射线成像仪、发射服务及装配集成测试设施,并在轨运营阶段提供支持;中国科学院提供卫星平台和其余三台科学仪器,负责卫星在轨运行。中国科学院院士王赤将任务形容为“首次给地球磁层拍全景CT”,明确指出三大科学目标:区分太阳风压力变化与磁重联对磁层的不同影响、揭示磁层亚暴的活动周期、建立太阳风—磁层—电离层耦合的物理模型。
莱斯特大学空间系统工程师Siddhant Sachdev指出,软X射线成像仪提供的宽视场成像能力,让科学家能够在软X射线波段对太阳风电荷交换过程进行全球尺度可视化。此前人类对地球磁层的观测高度碎片化——有的卫星聚焦于局部区域粒子浓度或磁场强度的细节测量,有的则只能在短时间内捕捉片段画面。SMILE的核心突破在于同时实现全局成像与局部原位测量的互补,将此前分散的“像素级”信息拼接为完整的物理图像。
SMILE捕捉的数据将填补空间天气预报链条中的关键空白。太阳风暴、地磁暴可致使卫星失效、通信中断、电网故障,但目前人类对磁层在太阳风冲击下变形、重联、能量注入等关键过程缺乏全局性观测手段。欧洲空间局科学主任Carole Mundell在发射前简报中强调,SMILE是50对50的合作项目。约翰霍普金斯大学空间物理学家Simon Wing表示,可以预见将出现重要发现,加州大学洛杉矶分校空间科学家Vassilis Angelopoulos则指出,SMILE任务对极光的成像能力填补了当前国际计划中的明显空白。
任务设计寿命为3年,运行时段覆盖太阳活动周期的峰值窗口。太阳活动峰值期间,日冕物质抛射频次和强度显著增加,太阳风速度与密度波动加剧,是捕捉强地磁暴事件和研究磁层极端响应的最佳观测期。SMILE在其轨道寿命内预计将记录数百次太阳风冲击磁层事件,有望为空间天气预报模型的升级提供前所未有的实证数据库。
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