Forskere rapporterer solenergipartikelhændelse observeret af Kinas Tianwen-1-mission

Forskere fra Institute of Modern Physics (IMP) ved Det Kinesiske Videnskabsakademi (CAS) og deres samarbejdspartnere har rapporteret om en solenergipartikelhændelse (SEP) observeret af Mars Energetic Particle Analyzer (MEPA) båret på Kinas Tianwen-1 (TW) -1) rumfartøjer. Som den første videnskabelige rapport baseret på MEPA blev artiklen offentliggjort i Astrophysical Journal Letters .

MEPA, der er udviklet i fællesskab af IMP og Lanzhou Institute of Physics, er Kinas første videnskabelige nyttelast, der sigter mod at studere det interplanetariske og nær-Mars rumstrålingsmiljø. Det blev opsendt med rumfartøjet TW-1 i juli 2020 for at starte en udforskningsmission.

Den 29. november 2020 observerede MEPA den første store udbredte SEP-begivenhed i solcyklus 25 ved 1,39 astronomisk enhed. På tidspunktet for udbruddet af SEP-begivenheden befandt TW-1 og Jorden sig omtrent på den samme magnetfeltlinje, hvilket betyder, at TW-1 og nær-Jorden rumfartøjer kunne observere solenergipartikler fra en afstand af titusinder af kilometer, hvilket givet en sjælden mulighed for at studere virkningerne af energetisk partikeludbredelse.

Studiet af accelerations- og udbredelsesmekanismen for solenergipartikler er af stor betydning i rummets fysik. Når astronauter og rumfartøjer uden beskyttelse af de geomagnetiske felter først forlader det nære Jord-miljø og går ud i rummet, bliver de uundgåeligt udsat for intens højenergi-partikelstråling. I modsætning til galaktiske kosmiske stråler, hvis flux er stabil i lang tid, er SEP-begivenheder sporadiske og uforudsigelige under enhver solcyklus. Deres flux er adskillige størrelsesordener højere end de kosmiske baggrundsstråler, hvilket ikke kun har en stor indvirkning på det interplanetariske og jordnære rumstrålingsmiljø, men også vil udgøre en enorm trussel mod rummissioner såsom bemandet rumflyvning og dyb rumudforskning.

Efter at have indhentet MEPA-dataene, evaluerede forskerne fra IMP dataene og bekræftede, at MEPA var i god stand. Ved at bruge deres selvbyggede MEPA-simuleringssoftware sammenlignede de de simulerede data med resultaterne af de returnerede samplede originale data og opnåede de geometriske faktorer for MEPA for forskellige typer af indfaldende partikler. Forskerne bestemte også forholdet mellem de samplede originale data og MEPA's observerede energispektrum i kredsløb og etablerede et sæt MEPA-dataanalysemetoder for at sikre kvaliteten af ​​de videnskabelige detektionsdata for MEPA.

Baseret på protonfluxdata fra MEPA og jordnære satellitter undersøgte forskerholdet accelerations- og udbredelsesmekanismen for SEP-begivenhederne. Holdet består af forskere fra Macao University of Science and Technology, China University of Geosciences, IMP, Lanzhou Institute of Physics, University of Science and Technology of China of CAS, University of Alabama i Huntsville, U.S., og National Space Science Center of CAS .

Ved at sammenligne protonfluxdata fra MEPA og jordnære rumfartøjer fandt forskerne ud af, at den magnetiske feltlinje forbundet med TW-1 og jordnære rumfartøjer ikke er forbundet med eksplosionskildeområder på solens overflade og interplanetariske stød, hvilket betyder, at observationen af ​​TW-1 og nær-jorden rumfartøjer skyldes tværfelt diffusion.

I mellemtiden fandt forskerne ud af, at dataene på de to steder viste lignende spektrale karakteristika med dobbelteffektlov, og proton-tidsintensitetsprofilerne viste et typisk reservoirfænomen under SEP-henfaldsfasen. De foreslog, at dobbelt-kraft-lov-spektret højst sandsynligt genereres i kildeområdet for stødaccelerationen, og vertikal diffusion er en nøglefaktor i forklaringen af ​​SEP-reservoir-fænomenet under denne begivenhed. De diskuterede også den radiale og interplanetære magnetiske felts vejlængdeafhængighed af SEP-spidsintensitet.

SEP-begivenheden viser meget god overensstemmelse mellem observationsdataene fra MEPA og jordnære satellitter. Resultatet lægger et godt grundlag for den efterfølgende undersøgelse af udforskningsdata nær Mars og vil hjælpe folk til bedre at forstå strålingsmiljøet på Mars og planlægge udforskningsmissioner i dybt rum. + Udforsk yderligere

3D-simuleringer forbedrer forståelsen af ​​energetisk partikelstråling og hjælper med at beskytte rumaktiver