英國對研究太陽風的太空任務的重大貢獻

英國對研究太陽風的太空任務的重大貢獻

(從左到右)萊斯特大學的Chris Bicknell, Charlotte Bouldin和Andy Cheney完成了SXI結構和熱模型的最終工作,交付給西班牙空中客車公司。資料來源:萊斯特大學

來自萊斯特大學的太空科學家為研究太陽風對地球磁場的影響的新任務提供了一個關鍵部件。

該大學空間研究中心的工程師已經完成了英國最新x射線望遠鏡軟x射線成像儀(SXI)的結構和熱模型,該望遠鏡將於2024年底發射,屆時將搭乘SMILE(太陽風磁層電離層連線探測器)探測器進入太空。

這個模型現在已經交付給了西班牙的空中客車公司,在原型衛星系統中進行整合和測試,它不是所謂的飛行模型,但它將幫助工程師理解最終設計的極端要求。

專家們將讓原型機承受在發射過程中經歷的顯著振動、衝擊和重力,以及在零下150攝氏度的太空中必須工作的極端溫度。

來自萊斯特大學的SXI儀器首席研究員(PI) Steven Sembay博士說:

“STM測試總是有點緊張,尤其是當你看到測試過程中儀器抖動的影片時!

“這是你第一次從計算機模型的概念設計轉向金屬實物。我不應該擔心的。這證明了我們的工程和製造團隊的技能,一個複雜的元件能夠按照預期工作。”

SXI聯盟由萊斯特大學、UCL Mullard空間科學實驗室(UCL MSSL)、開放大學和歐洲合作伙伴領導。

倫敦大學學院MSSL負責建造操作SXI探測器的電子裝置,並檢索產生地球周圍空間x射線影象的訊號。

英國航天局承諾為英國在SMILE(包括SXI)專案上的領導角色提供1050萬英鎊的資金。這架緊湊型x射線望遠鏡是計劃用於此次任務的唯一歐洲儀器。

SMILE是歐洲航天局(ESA)和中國科學院(CAS)從概念設計到操作的第一個聯合專案,將研究太陽發射的連續帶電粒子流。

這項任務的歐洲聯合首席研究員、倫敦大學學院MSSL的Graziella branduardia - raymont教授說:

“SMILE SXI最有趣的方面之一是,我們正在使用迄今為止用於觀察遙遠宇宙中的x射線源的技術,來研究我們自己的地球如何對太陽活動的影響作出反應。”

高度可變的高能粒子流,被稱為太陽風,影響著地球的磁場。在高強度的時候,這種流可能會對天基儀器或甚至,在極少數情況下,地面電力系統造成危害。

幸運的是,地球的磁場提供了保護,但當它對高度動態的太陽風的變化做出反應時,磁場會壓縮和擴張。

SXI將持續監測由地球磁場和太陽風控制的空間區域之間的邊界位置。它的影象將與SMILE上的其他儀器一起,幫助科學家完善太陽-地球之間的聯絡如何迴應最臭名昭著的所謂“空間天氣”的模型。

英國航天局太空科學負責人卡羅琳·哈珀博士說:

“太空天氣——比如太陽風——有可能破壞我們每天賴以提供全球通訊或管理電網等服務的衛星。

“這項任務是一個很好的例子,說明英國如何透過與國際合作夥伴合作,在太空進行創新科學,同時透過支援空間天氣模型等現實世界應用的發展,支撐更廣泛的經濟。”看到第一個完整的SXI儀器模型交付真是太棒了,我們期待在未來兩年完成工程模型,最終完成飛行儀器。”

SXI重約36公斤,需要緊湊和相對較低的質量,以滿足航天器的任務級別要求。為了實現這一目標,該望遠鏡使用了一個非常輕量級的光學系統來聚焦x射線;一種“龍蝦眼”鏡片,模仿甲殼類動物眼睛內的機制。

萊斯特大學的空間研究中心是太空x射線儀器開發的世界領導者,SMILE的SXI是在萊斯特建造的第三個使用類似光學的儀器,此前歐洲航天局貝皮科倫坡的水星成像x射線光譜儀(MIXS),它最近成功地完成了對目標行星水星的首次飛越,以及即將發射的中法SVOM任務中的MXT儀器。