En konceptuell karta över Solar Ring-uppdraget. Kredit:©Science China Press
Med utvecklingen av vetenskap och teknik, mänsklig aktivitet har expanderat från land, hav och himmel till rymden och andra planeter. Inom en snar framtid, rymden och andra jordiska planeter kommer att bli mänsklighetens nästa huvudterritorium. Solen är den närmaste stjärnan i universum. Det påverkar det (interplanetära) utrymmet på våra planeter i många tidsskalor. Således, Att observera och förstå solaktivitet och dess utveckling i det interplanetära rymden och dess inflytande på planeternas rymdmiljö är en av de nödvändiga förmågorna för att vi ska kunna gå in i rymden och expandera vårt territorium.
Nyligen, Professor Wang Yuming och hans team från University of Science and Technology i Kina, i samarbete med team från Purple Mountain Observatory of the Chinese Academy of Sciences (CAS), Innovation Academy for Microsatellites of CAS, Shandong University, och University of CAS, föreslog ett nytt koncept för rymdutforskning för att förstå solen och den inre heliosfären, som publicerades online i Vetenskap Kina tekniska vetenskaper .
Detta koncept föreslår för första gången att distribuera sex rymdfarkoster, grupperade i tre par, i tre elliptiska banor mellan jorden och Venus runt solen för att observera och studera solen och den inre heliosfären ur ett 360-gradersperspektiv. Separationsvinkeln mellan två rymdfarkoster i varje grupp är cirka 30 grader, och det mellan varannan grupp är cirka 120 grader. Genom denna konfiguration, uppdraget kommer att kunna avbilda det stora området från fotosfären till den inre heliosfären med hög upplösning, och utför in situ-mätningarna. Tre oöverträffade möjligheter kommer att etableras:(1) bestämma det fotosfäriska vektormagnetfältet utan tvetydighet, (2) tillhandahålla 360-graderskartor över solen och den inre heliosfären, och (3) lösa solvindstrukturer i flera skalor och flera longituder. Med dessa förmågor, Solar Ring-uppdraget syftar till att ta itu med ursprunget till solcykeln, ursprunget till solutbrott, ursprunget till solvindtransienter och ursprunget till svåra rymdväderhändelser.
De preliminärt utformade tre elliptiska banorna i Solar Ring-uppdraget. Kredit:©Science China Press
För att uppnå dessa vetenskapliga mål, forskare föreslår följande vetenskapliga nyttolaster utrustade på de sex rymdfarkosterna:en spektralbildare för magnetfält och helioseismologi; en multi-band imager för EUV-emissioner; en vidvinkelkoronagraf; en radioutredare; en flux-gate magnetometer; en solvindsplasmaanalysator; och en högenergipartikeldetektor. Det är preliminärt uppskattat att den totala massan av nyttolasten på varje rymdfarkost kommer att vara mindre än 110 kg; strömförbrukningen kommer inte att vara mer än 180 W; och den maximala dataöverföringshastigheten kommer att vara cirka 52,06 Mbps.
Long March 3A eller Long March 3B kan användas för att distribuera rymdfarkosten i tre uppskjutningar genom att använda en raket-två rymdfarkostteknologi. Utplaceringsperioden och valet av bärraket beror på omloppsparametrarna. Den mest utmanande svårigheten i hela uppgiften är dataöverföring. I det traditionella kommunikationsläget, dataöverföringshastigheten är cirka 5 Mbps på ett avstånd av 0,25 AU (medelavståndet mellan solen och jorden är 1 AU) från jorden, och det kommer att minska till så lågt som 70 kbps på ett avstånd av 2 AU. Denna dataöverföringshastighet är mycket lägre än den önskade vetenskapliga efterfrågan. För att lösa eller lindra detta problem, antingen minskar vi datahastigheten genom att förbättra kapaciteten för databehandlingen ombord, komprimering och lagring och minskning av samplingsfrekvensen, eller utveckla mer effektiva tekniker för rymdkommunikation, t.ex., laserkommunikation.
Uppdraget har en lång genomförandeperiod och höga kostnader, men dess vetenskapliga och tillämpningsutsikter är betydande. Det kan implementeras i tre faser, med två rymdfarkoster utplacerade i varje fas. Ett framgångsrikt genomförande av vilket stadium som helst kan ge stora framsteg i upptäcktsförmåga och vetenskaplig forskning; på samma gång, utformningsidén med gruppering ger möjlighet till internationellt samarbete. Det framgångsrika genomförandet av uppdraget kommer att avsevärt främja vår förståelse av solen och den interplanetära rymdmiljön som omger våra planeter, för att förbättra vår förmåga att komma in i det djupa rummet och expandera in i det.
