Solar Ring-mission:Et nyt koncept for rumudforskning for at forstå Solen og den indre heliosfære

Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi, menneskelig aktivitet er udvidet fra land, hav og himmel til rummet og andre planeter. I den nærmeste fremtid, det dybe rum og andre jordiske planeter vil blive menneskehedens næste hovedterritorium. Solen er den nærmeste stjerne i universet. Det påvirker vores planeters (interplanetariske) rum i mange tidsskalaer. Dermed, at observere og forstå solaktivitet og dens udvikling i det interplanetariske rum og dets indflydelse på planeternes rummiljø er en af ​​de nødvendige muligheder for, at vi kan komme ind i det dybe rum og udvide vores territorium.

For nylig, Professor Wang Yuming og hans team fra University of Science and Technology i Kina, i samarbejde med hold fra Purple Mountain Observatory fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), Innovation Academy for Microsatellites of CAS, Shandong Universitet, og University of CAS, foreslået et nyt koncept for rumudforskning for at forstå Solen og den indre heliosfære, som blev offentliggjort online i Videnskab Kina Teknologiske Videnskaber .

Dette koncept foreslår for første gang at installere seks rumfartøjer, grupperet i tre par, i tre elliptiske baner mellem jorden og Venus omkring Solen for at observere og studere Solen og den indre heliosfære fra et 360-graders perspektiv. Adskillelsesvinklen mellem to rumfartøjer i hver gruppe er omkring 30 grader, og at mellem hver to grupper er omkring 120 grader. Gennem denne konfiguration, missionen vil være i stand til at afbilde det store område fra fotosfæren til den indre heliosfære med høj opløsning, og udføre in situ målinger. Tre hidtil usete muligheder vil blive etableret:(1) Bestem det fotosfæriske vektormagnetiske felt uden tvetydighed, (2) give 360-graders kort over Solen og den indre heliosfære, og (3) løse solvindstrukturer på flere skalaer og flere længdegrader. Med disse muligheder, Solar Ring-missionen har til formål at adressere oprindelsen af ​​solcyklussen, oprindelsen af ​​soludbrud, oprindelsen af ​​solvindtransienter og oprindelsen af ​​alvorlige rumvejrhændelser.

For at nå disse videnskabelige mål, forskere foreslår følgende videnskabelige nyttelaster udstyret på de seks rumfartøjer:et spektralkamera til magnetfelt og helioseismologi; en multi-band imager til EUV-emissioner; en vidvinkel koronagraf; en radioefterforsker; et flux-gate magnetometer; en solvind plasmaanalysator; og en højenergipartikeldetektor. Det er foreløbigt anslået, at den samlede masse af nyttelasterne på hvert rumfartøj vil være mindre end 110 kg; strømforbruget vil ikke være mere end 180 W; og den maksimale datatransmissionshastighed vil være omkring 52,06 Mbps.

Long March 3A eller Long March 3B kan bruges til at indsætte rumfartøjet i tre opsendelser ved at bruge en raket-to rumfartøjsteknologi. Indsættelsesperioden og valget af løfteraket afhænger af omløbsparametrene. Den mest udfordrende vanskelighed i hele opgaven er dataoverførsel. I den traditionelle kommunikationstilstand, dataoverførselshastigheden er omkring 5 Mbps i en afstand på 0,25 AU (den gennemsnitlige afstand mellem Solen og Jorden er 1 AU) væk fra Jorden, og det vil falde til så lavt som 70 kbps i en afstand på 2 AU. Denne dataoverførselshastighed er langt lavere end den ønskede videnskabelige efterspørgsel. For at løse eller afhjælpe dette problem, enten reducerer vi datahastigheden ved at forbedre mulighederne for databehandling ombord, komprimering og lagring og sænkning af samplingsfrekvensen, eller udvikle mere effektive teknikker til deep space-kommunikation, f.eks., laser kommunikation.

Missionen har en lang implementeringsperiode og høje omkostninger, men dens videnskabelige og anvendelsesmuligheder er betydelige. Det kan implementeres i tre faser, med to rumfartøjer indsat i hver fase. En vellykket implementering af enhver fase kan bringe store fremskridt i detektionsevne og videnskabelig forskning; på samme tid, designideen om gruppering rummer udsigten til og muligheden for internationalt samarbejde. Den vellykkede gennemførelse af missionen vil i høj grad fremme vores forståelse af Solen og det interplanetariske rummiljø omkring vores planeter, for at forbedre vores evne til at komme ind i det dybe rum og udvide ind i det.