中国科学家设想到太空追逐“日食”探秘太阳风暴

日全食(美国国家航空和宇宙航行局拍摄的照片)

月亮挡住太阳形成的日全食不仅是一次壮观的冲击，也是科学家观察日冕的绝佳机会。然而，这样的机会太短暂、太难得、太短暂了。中国科学家最近提出了一种新的观测模式，利用地球的屏蔽作用在太空中形成另一种“日食”，通过长期高精度的观测来探索太阳风暴。

美国“帕克”号太阳能探测器于12日发射升空，开始了人类历史上第一次“触摸”太阳的日常旅程。经过七年的飞行，它将进入日冕寻找答案。同样研究日冕，中国科学家的计划是深入地球的阴影。

中国科学院国家空间科学中心的研究员罗冰·仙仙说，日冕，太阳的高层大气，温度高达几百万摄氏度。太阳风暴经常发生，并将对卫星、导航、通信等产生严重影响。然而，由于观测能力的限制，人类并没有完全意识到日冕的物理规律。《科学》杂志曾将日冕加热机制列为当代世界八大未解之谜之一。

罗冰·欣说:“在地球上观察日冕是非常困难的，因为尽管日冕的温度非常高，但它的亮度还不到我们通常用肉眼看到的太阳的百万分之一。”

他说，在自然条件下，日冕只有在日全食时才能被观察到。然而，日全食的数量非常少。日全食只能持续几分钟。有时可观察的位置位于海洋上，有时天气条件不利于观察。因此，日全食的日冕观测非常有限。

观察太空日食的概念图(由受访者提供)

据报道，科学家根据日全食原理设计了一种称为日冕仪的仪器，它使用人工挡板阻挡来自太阳身体的光，从而观察日冕发出的光。然而，日冕会受到杂散光、晕影等的影响。如果在地球上使用，它也会受到地球大气散射、天气和其他条件的影响。

“我们从月球遮挡太阳形成日食的原理中了解到，并认为地球也可以起到遮挡的作用。我们可以在太阳和地球连线的远端放置一个望远镜来观察日冕。”罗冰显然说道。

经过罗滨贤的团队计算，发现最合适的观测点距离地球约140万公里，位于太阳和地球的第二拉格朗日点附近。在这里，望远镜可以在日地引力和微小推力的作用下以与地球相同的角速度围绕太阳旋转，太阳、地球和望远镜的相对位置保持不变，地球可以完全遮挡太阳，从而获得长期高精度的日冕观测数据。

近日，由罗炳先生、中国科技大学沈教授和中国科学院微卫星创新研究所博士组成的研究团队，以“地球覆盖天空侵蚀”的观测理念，参加了在深圳举行的“首届杯”未来科技创新大赛，并被评为30个获奖项目之一。

观察太空日食的概念图(由受访者提供)

罗冰先声表示，实施该计划仍面临两大技术挑战:第一，为了获得尽可能长的观测时间，探测器需要长时间保持在地球的阴影区域，缺乏太阳光，传统的太阳能电池阵列无法用于解决探测器的供电问题；第二，当探测器与地球一起围绕太阳旋转时，惯性加速度和日地引力之间存在轻微的不平衡，这需要额外的推力来补偿。

“目前，我们正在进一步演示各种解决方案，例如使用放射性同位素电源解决电源问题，以及使用轨道优化和高比冲推进器解决重力补偿问题。另一个计划是将太阳帆航天器部署在一个合适的太阳照明区域，并用系绳将其与位于阴影区域的日冕探测器连接起来，这不仅可以为探测器供电，还可以利用阳光在太阳帆上产生的压力来平衡重力。”罗冰贤说:“还需要对将要采用的具体方法以及是否有其他更好的方法进行更深入的研究。”

他说了解太阳是人类了解宇宙奥秘和揭示生命规律的重要途径。此外，太阳经常爆发，这将影响卫星、电网、海底电缆、石油管道、飞机、定位和导航、通信以及人类赖以生存的其他高科技系统。因此，人类需要具备太阳爆发的早期预警能力，以应对太阳风暴的影响。

“如果‘地球覆盖日蚀’计划得以实施，将极大地增强现有的日冕观测能力，并有望帮助解开日冕加热和太阳风暴的秘密，还可以服务于空间环境预测和应对太阳风暴对人类技术系统的影响。”罗冰显然说道。