“火星日凌”是指地球、火星運(yùn)行至太陽兩側(cè)且三者近乎處于一條直線的自然現(xiàn)象。2021年9月下旬至10月中旬,執(zhí)行我國首次火星探測(cè)任務(wù)的“天問一號(hào)”經(jīng)歷了首次“火星日凌”,與地球的通信受到太陽電磁輻射的干擾,出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至中斷,一個(gè)月“不在服務(wù)區(qū)”。
△火星日凌期間,地球、火星與太陽之間的位置關(guān)系示意圖。
正是在火星日凌期間,“天問一號(hào)”環(huán)繞器和歐空局“火星快車”軌道器任務(wù)團(tuán)隊(duì),通過兩個(gè)探測(cè)器定期向地球發(fā)射無線電信號(hào),多國科學(xué)家利用國內(nèi)外十多個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡,對(duì)兩個(gè)探測(cè)器的信號(hào)受太陽影響情況進(jìn)行了觀測(cè),獲取大量數(shù)據(jù)。
(相關(guān)資料圖)
通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,中國科學(xué)院上海天文臺(tái)、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心、北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)、澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)和歐洲甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量研究所等中外科研機(jī)構(gòu),聯(lián)合進(jìn)行的“火星日凌”研究,近期獲得重要成果,相關(guān)研究論文已發(fā)表在國際專業(yè)期刊《天體物理學(xué)快報(bào)(The Astrophysical Journal Letters)》上。
△火星日凌期間,多個(gè)VLBI測(cè)站對(duì)“天問一號(hào)”和“火星快車”進(jìn)行觀測(cè)示意圖。
據(jù)論文通訊作者、中國科學(xué)院上海天文臺(tái)青年研究員馬茂莉介紹,2021年10月9日,當(dāng)火星投影點(diǎn)(火星在太陽附近的投影)距離日心2.6Rs(太陽半徑)時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn),6個(gè)觀測(cè)站接收到“天問一號(hào)”環(huán)繞器與“火星快車”軌道器的無線電信號(hào)頻率,出現(xiàn)了最強(qiáng)±20Hz、時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10分鐘的擾動(dòng)。
通過對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的分析,研究人員發(fā)現(xiàn),無線電信號(hào)在穿越臨日空間時(shí),該區(qū)域的電子總含量發(fā)生了上千個(gè)TECU(總電子數(shù)單位,1TECU=1016個(gè)電子/平方米)的變化。
經(jīng)過與大角度分光日冕儀在同一時(shí)期獲取的光學(xué)遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比后發(fā)現(xiàn),此次的電子總含量變化是由于日冕物質(zhì)拋射(CME)現(xiàn)象引起的。CME現(xiàn)象是太陽最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象之一,可快速拋射大量攜帶有磁場(chǎng)的等離子體。
同時(shí),在火星投影點(diǎn)附近更小的空間尺度范圍內(nèi),觀測(cè)到因CME與冕流相互作用引起的冕流波。冕流波是一種大尺度日冕波動(dòng)現(xiàn)象,被稱為“太陽上空飄揚(yáng)的彩帶”,反映了磁場(chǎng)對(duì)太陽風(fēng)等離子體運(yùn)動(dòng)的約束情況。
本次觀測(cè),還在CME離去時(shí)探測(cè)到了初生高速太陽風(fēng)流。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,這次中外聯(lián)合成功進(jìn)行“火星日凌”研究,得益于“天問一號(hào)”“火星快車”探測(cè)器射電遙感觀測(cè)方法的高靈敏度,以及多站聯(lián)合觀測(cè)具有的高時(shí)間分辨率、高空間分辨率優(yōu)勢(shì)。利用這一方法,今后可對(duì)原位探測(cè)器無法進(jìn)入的臨日空間和光學(xué)手段無法識(shí)別的小尺度快速變化現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè),有助于研究人員更加細(xì)致地研究臨日空間環(huán)境及其對(duì)深空通信的影響。
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