Biträdande utredare Albert Shih (vänster) och huvudutredare Steven Christe baserar en nästa generations detektormatris som visas här för att mäta röntgenstrålar för den hårda röntgenspektroskopiska avbildaren på det föreslagna FOXSI-uppdraget. Kredit:NASA/W. Hrybyk
Ett NASA-team avancerar ett uppdrag för att avslöja oöverträffade detaljer om solflammor, kraftfulla utbrott som exploderar med tillräckligt med energi för att var och en skulle kunna driva hela jorden i 16 år, 000 år, och som – när de är extrema – kan störa radiokommunikation och satelliter nära jorden.
Det föreslagna uppdraget, Focusing Optics X-ray Solar Imager, eller FOXSI, var ett av fem förslag som fick fas-A-finansiering under NASA:s Small Explorer-program. NASA valde också ett annat Goddard-uppdrag, Mechanisms of Energetic Mass Ejection-Explorer [länk till MEME-X]. Av de fem, NASA förväntas välja ut en eller två för utveckling och implementering.
Även om forskare är bekanta med effekterna av solflammor, de förstår inte helt de fysiska mekanismerna som släpper lös dessa utbrott av energi och ljus, eller det som driver associerade moln av elektroner och joner som kan accelereras upp till nära ljusets hastighet.
En gång släppt loss, partiklarna påverkar alla solens atmosfäriska lager. De passerar genom solens yttersta lager - koronan där de också är kända för att ha sitt ursprung - och rasar genom solsystemet. När de reser mot jorden, partiklarna och energin kan störa rymdbaserade kommunikationssystem eller till och med lösa ut elektroniken ombord. Ju mer forskare förstår denna process, desto mer situationsmedvetenhet har de för att skydda tillgångar i rymden.
"FOXSI är väldigt nytt och väldigt annorlunda, " sa chefsutredaren Steven Christe, en forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som leder det multinationella FOXSI-teamet som utvecklar satellituppdraget. "Vi har inte gjort ett sånt här uppdrag förut. För första gången, vi kommer faktiskt att titta in i regionen där elektroner accelereras genom att tillämpa teknologi som utvecklades för att studera de svagaste källorna i galaxen men som nu pekade mot solen."
Teknik validerad i Sounding-Rocket Missions
Validerad i flera klingande raketer och vetenskapliga ballonguppdrag, FOXSI kommer att använda en ny observationsteknik för ett solcellsdedikerat satellituppdrag. Den kommer att använda betesincidens med hög vinkelupplösning som traditionellt används för att studera kraftfulla, mycket avlägsna objekt i universum.
HEXITEC-detektorerna är pixlade, halvledardetektorer som registrerar individuella röntgenfotoner vid höga räknehastigheter som är nödvändiga för observationer av solsken. Kredit:NASA/W. Hrybyk
Med denna teknik, Röntgenstrålning betar bokstavligen av en uppsättning böjda speglar som är kapslade inuti en optisk enhet - ungefär som hur en sten skummar ytan på en damm när den kastas. Strålningen fokuseras då på mycket snabbt, halvledarpixlade detektorer som mäter varje enskild foton, inklusive dess ankomst, energi, och position på himlen.
Kombinationen av teknologier förväntas resultera i ett uppdrag som är 20 gånger känsligare, 10 gånger snabbare vid avbildning av solutbrott, och 10 till 100 gånger bättre på att avbilda de relativt svaga områdena i flare. Nuvarande toppmodern teknik kan inte direkt känna av partikelaccelerationsområdet eftersom det är för svagt, Tillade Christe.
"För första gången, vi kommer att ha högkvalitativa observationer av de största blossarna, som har den mest betydande effekten på jorden, till de minsta blossarna, " sa biträdande huvudutredare Albert Shih, hänvisar till de två avancerade instrument som skulle förlita sig på betesincidens optik för att samla in röntgenstrålning. "Vi försöker ta reda på hur denna energi frigörs i olika skalor. Gör samma mekanismer som driver hela fläckar."
Ett annat vetenskapligt mål, Christe tillade, är att bestämma vilken roll små blossar, även känd som nanoflares, spela för att värma upp den miljongradiga koronan. Enligt honom, de är en uppenbar kandidat för att leverera den energi som behövs för att värma solens yttersta lager.
FOXSI skulle komplettera NASA:s Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, eller RHESSI, slutade. Sedan lanseringen 2002 har RHESSI har observerat tusentals röntgenbloss över ett brett synfält, från mjuka röntgenstrålar till gammastrålar med högre energi.
"RHESSI gav oss glimtar av fysiken som leder till våldsamt energiutsläpp på solen, ", sa Christe. "Med FOXSI borde vi ha en klar bild av den grundläggande vetenskapen som pågår på accelerationsplatserna där all handling äger rum, där rymdvädret börjar."
