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“日出三號(hào)”（Sunrise III）高空氣球任務(wù)將攜帶三種新的科學(xué)儀器從平流層觀測(cè)太陽(yáng)。2022年夏天，球載太陽(yáng)觀測(cè)站“日出號(hào)”(Sunrise)將進(jìn)行第三次平流層飛行。在距離地球表面35公里的高度，觀測(cè)站將在從瑞典北部到加拿大的幾天飛行中欣賞獨(dú)特的太陽(yáng)景色：這里全天不受地球大氣中空氣湍流的干擾，并可獲得來(lái)自太陽(yáng)的紫外線輻射。由德國(guó)馬克斯·普朗克太陽(yáng)系研究所(MPS)領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)任務(wù)配備了一臺(tái)1米口徑望遠(yuǎn)鏡、三種新的科學(xué)儀器和一個(gè)復(fù)雜的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)，因此將能夠?qū)μ?yáng)表面和鄰近的太陽(yáng)大氣層上層進(jìn)行前所未有的觀測(cè)。在發(fā)射前的剩余500天內(nèi)，MPS的國(guó)際科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)將在Sunrise III出發(fā)前往瑞典之前完成所有子系統(tǒng)的組裝工作。2022年6月1日，Sunrise III的發(fā)射窗口將打開。與前兩次飛行一樣，這次飛行也是從位于瑞典北部基律納的瑞典太空公司(SSC)的Esrange航天中心起飛，一個(gè)巨大的氦氣球?qū)堰@個(gè)三噸重的觀測(cè)站帶到平流層。在平流層環(huán)極風(fēng)的作用下將向西運(yùn)動(dòng)。在北極圈以北的幾天飛行中，觀測(cè)站將利用北極極晝的特殊條件對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行不間斷地觀測(cè)。最后隨降落傘降落在加拿大東北部無(wú)人居住的荒野上。這種大膽的想法已經(jīng)成功了兩次。在2009年和2013年，從著陸點(diǎn)回收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡包含了大量的寶貴觀測(cè)數(shù)據(jù)。除此之外，研究人員首次能夠識(shí)別太陽(yáng)表面太陽(yáng)磁場(chǎng)的最小組成部分，并觀察到在太陽(yáng)紫外線照射下僅50公里大小的結(jié)構(gòu)，與大約140萬(wàn)公里直徑的太陽(yáng)相比，那是非常微小的。 
圖1 2009年6月8日，“日出一號(hào)”發(fā)射，開始執(zhí)行“日出號(hào)”的第一次飛行。圖片是發(fā)放前充滿氦氣的氣球和發(fā)放車吊起的觀測(cè)站。 此后，太陽(yáng)研究并沒(méi)有停滯不前。例如，夏威夷的丹尼爾·K·井上太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的鏡面直徑為4米，能夠以前所未有的空間分辨率進(jìn)行太陽(yáng)觀測(cè)；太空任務(wù)，如ESA歐空局的太陽(yáng)軌道飛行器，可以從非常近的距離觀察太陽(yáng)。同時(shí)，“日出”任務(wù)也在不斷進(jìn)展。“日出三號(hào)是對(duì)正在進(jìn)行的太陽(yáng)研究項(xiàng)目的必要補(bǔ)充”，MPS主任兼日出任務(wù)首席研究員薩米·k·索拉基教授說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)任務(wù)提供了目前任何地球望遠(yuǎn)鏡或航天器都無(wú)法提供的數(shù)據(jù)?！?/span>
圖2 飛行高度的地球視圖。因?yàn)橛^測(cè)站在大部分地球大氣層的上部，所以天空就像太空一樣發(fā)黑。 “日出三號(hào)”的焦點(diǎn)是太陽(yáng)可見(jiàn)表面上方約1000公里厚的一層，即色球?qū)酉虏?。與以往的任務(wù)有所不同，“日出三號(hào)”可以測(cè)量該區(qū)域內(nèi)相對(duì)較弱的磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)被認(rèn)為是太陽(yáng)大氣中所有動(dòng)態(tài)過(guò)程的關(guān)鍵。預(yù)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)將達(dá)到前所未有的高度分辨率：比以前更精確的是，可以獲得太陽(yáng)表面上方的精確高度數(shù)據(jù)?！案叨刃畔?duì)于詳細(xì)了解太陽(yáng)大氣層的變化過(guò)程至關(guān)重要”，MPS科學(xué)家、日出三號(hào)項(xiàng)目經(jīng)理安德烈亞斯·拉格說(shuō)。日出三號(hào)的三種新科學(xué)儀器利用直徑為1米望遠(yuǎn)鏡觀察這種獨(dú)特的景象。SUSI(日出紫外分光旋光儀和成像儀)是由MPS開發(fā)和建造的；TuMag(可調(diào)磁譜儀)由西班牙安達(dá)盧西亞天文研究所牽頭的一個(gè)財(cái)團(tuán)提供，SCIP(日出色球紅外光譜旋光儀)由日本國(guó)家天文臺(tái)牽頭的一個(gè)日本財(cái)團(tuán)提供。德國(guó)萊布尼茨太陽(yáng)物理研究所負(fù)責(zé)圖像穩(wěn)定系統(tǒng)。五米高的吊艙是由美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的再開發(fā)項(xiàng)目。
圖3 在MPS潔凈室，日出三號(hào)的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)和光線分配單元目前正在進(jìn)行準(zhǔn)備。此圖像顯示光學(xué)對(duì)齊狀態(tài)的精確測(cè)量。使用經(jīng)緯儀，角度的測(cè)量誤差可以達(dá)到萬(wàn)分之一度。各個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在努力完成各自的任務(wù)。在接下來(lái)的幾個(gè)月里，任務(wù)準(zhǔn)備將進(jìn)入決定性階段：所有組件——吊艙、儀器和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)——將一個(gè)接一個(gè)地到達(dá)MPS進(jìn)行裝配。今年年底，完整且功能齊全的觀測(cè)站有望首次觀測(cè)到太陽(yáng)，不過(guò)這是一次在地面進(jìn)行的測(cè)試。2022年初，“日出三號(hào)”再次被分解成子系統(tǒng)，然后將前往基律納，準(zhǔn)備發(fā)射。挑戰(zhàn)再次開始！
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