与日食 Proba3 面对面

通过精致的毫米级编队飞行，组成欧空局 Proba-3 的双卫星将完成以前不可能完成的太空任务：将精确控制的阴影从一个平台投射到另一个平台，在此过程中遮挡火热的太阳，长时间观察其幽灵般的周围气氛。

在 Proba-3 对今年晚些时候一起发射之前，利用 Proba-3 观测的科学家们能够亲眼看到这两个卫星。该团队的成员将在明年 4 月北美地区发生真正的地日食期间测试为该任务开发的硬件。

这两颗卫星目前正在比利时安特卫普附近的 Redwire 基地进行最后的整合。Proba-3 科学工作团队拜访了他们，该团队由来自欧洲乃至世界各地的 45 名太阳物理学家组成。

这些专家中的许多人都是全球各地地面日食的常客，但他们期待 Proba-3 将在微弱的日冕上开辟新的视角。这个神秘的区域非常重要，因为它是产生日冕物质抛射(引发太阳风暴的带电粒子的大规模喷发)的地方，并且影响太阳风的速度，而太阳风的速度对于确定太空天气至关重要。

“卫星硬件非常接近，”欧空局 Proba-3 项目科学家 Joe Zender 解释道。“令我特别震惊的是日冕仪航天器上的摄像头与太阳能电池阵的距离如此之近，不到一米。虽然该阵列依赖于高太阳照明，但相机必须保持在完全黑暗的环境中，没有任何杂散光。

这确实让我们明白了神秘术者投下的小阴影需要如何精确地保持在适当的位置。我们还看到了神秘飞船圆盘精心加工的边缘——通常在发射前保存在保护罩下。该边缘的曲线经过专门设计，可最大限度地减少衍射阳光的溢出，否则会影响成像性能。”

出席的还有约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的美国天体物理学家拉塞尔·霍华德，他在 NASA 帕克太阳探测器和 ESA-NASA SOHO 任务中发挥了主导作用。“这艘航天器比我参与过的航天器要小，主要是因为这是一个单一的太阳观测仪器，带有两个小得多的仪器。

“但任务概念非常独特：在距离望远镜 150 米处放置一个隐匿者，以便在非常接近太阳边缘的地方进行成像，这是以前从未做过的，就好像隐匿者航天器是一个迷你月亮一样。我们不会看到与地食期间一样接近太阳边缘，但与日食事件持续 5 至 10 分钟相比，连续数小时获得此类图像将是壮观的，”霍华德说。

随后前往布鲁塞尔的比利时皇家天文台，该团队继续讨论了布鲁塞尔任务的准备工作，包括处理和分发其数据的计划、计划与其他太空任务的联合观测以及评估 Proba-3 与其他太空任务相比的相对性能。用于日冕观测的现有“日冕仪”仪器。

Proba-3 科学工作组的成员于 2023 年 11 月参观了位于安特卫普附近 Redwire 的实际卫星。图片来源：ESA-J。韦尔斯鲁伊斯

这些望远镜结合了内部掩星盘来遮挡太阳盘。问题在于，这些内部掩星体仍然会经历光从其边缘溢出的情况，即所谓的衍射，从而掩盖了极其微弱的感兴趣信号。

ESA Proba-3 项目经理达米安·加拉诺 (Damien Galano) 指出：“减少衍射的最佳方法是增加掩星仪和日冕仪之间的距离，这正是 Proba-3 要做的。我们正在用日冕仪和日冕仪飞行首次将独立平台分开，每个轨道相距 150 m，飞行时间长达 6 小时，并应用一系列定位技术将它们牢固地固定到位。”

根据定义，Proba-3 的全面端到端测试在地球上是不可能的。但会议了解到，为 Proba-3 的 ASPIICS(太阳日冕偏振和成像研究航天器协会)开发的同一套滤光轮将如何用于观测 2024 年 4 月 8 日北美上空的日食，以及采用并行液晶成像技术。

“滤光轮允许以不同的偏振角度观察日冕，就像在不同的偏振太阳镜之间切换一样，”Zender 补充道。“在实际日食期间进行观测的好处是，我们不需要任何神秘的东西，就能准确地了解我们将从 Proba-3 中得到的结果。”

科学工作团队还讨论了 Proba-3 的第二台仪器，即数字绝对辐射计 DARA，它将测量太阳总辐照度，即太阳在某一时刻发出的确切能量。

“假设太阳的输出会影响地球的气候，那么尽可能精确地测量任何变化就很重要，”赞德指出。

Proba-3 将于今年 9 月由印度的 PSLV 发射商发射。