|轨道选得好,太阳探测没烦恼( 二 )


△太阳同步轨道面示意图 , 红色的轨道面与太阳和地球的连线始终保持固定的夹角(图片来源:http://www-personal.umich.edu/~ceravolo/subsystems.html)
太阳同步轨道之所以具备这样的性质 , 是因为地球并非一个理想的球体 。 由于地面到地心的距离在赤道附近较大 , 而在南北两极较小 , 因此地球的引力场也不是理想的中心引力场 , 它会使卫星的轨道面绕着地球自转轴旋转 。
对于太阳同步轨道 , 相同时间内轨道平面旋转的角度和地球绕太阳公转的角度恰好相同 , 因此轨道面就能同步地跟随太阳 , 与日地连线的夹角保持不变 。

|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△晨昏平面轨道示意图(图片来源:欧洲航天局)
太阳观测卫星选择的则是太阳同步轨道中一种特殊的轨道——晨昏平面轨道 。 这种轨道的平面位于地球的晨昏线附近 , 即地球表面处于黑夜和白天的两部分的分界线 。
和其他取向的太阳同步轨道相比 , 工作在晨昏平面上的卫星不会被地球的阴影长时间连续遮挡 。 在这条“黄昏追逐黎明”的轨道上 , 卫星能够获得对太阳几乎不间断的观测机会 。
除了“羲和号”外 , 以往国外研制的阳光(Yohkoh)、日出(Hinode)、TRACE、IRIS等卫星 , 也工作在晨昏面上的太阳同步轨道上 。 我国研制计划发射的先进天基太阳天文台(ASO-S)也将使用这样的轨道 。

|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△用于观测太阳的“阳光”卫星 , 工作在地球附近的太阳同步轨道上(图片来源:美国国家航空航天局)
“宽带”的选择:倾斜地球同步轨道
我怕时间太快
不够将你看仔细
——林忆莲《至少还有你》
2010年 , 美国NASA研制的“太阳动力学天文台”(SDO)卫星发射升空 , 开始对太阳进行观测 。 与以往的卫星相比 , SDO的空间分辨率和时间分辨率都有了较大的提高 。
如果把在多个波段上对太阳进行的综合观测简单地理解成“拍照片” , 那么SDO能够拍摄的照片清晰度较高、相同时间内能够产生的照片数量相比以往的太阳观测卫星也有很大提高 , 卫星上的相机种类也更多 。

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△SDO探测器能够观测的部分太阳图像 , 不同波长的图像反映了太阳在不同方面的信息(图片来源:美国国家航空航天局)
然而 , 在给太阳物理学家们带来精细的观测数据的同时 , 也给卫星与地面间的数据传输技术带来了很大挑战:SDO至少需要130Mbps的数据带宽 。

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