|轨道选得好,太阳探测没烦恼( 四 )


如果要想完全不受遮挡地观测太阳 , 获得完全连续的观测记录 , 还有一个可选的位置:日地第一拉格朗日点 。
1772年 , 法国数学家拉格朗日计算发现 , 由两个大天体构成的系统中存在5个平衡点 , 此处的卫星相对于两个大天体的位置不随时间变化 , 这些点被称为“拉格朗日点” 。
在日地系统中 , 日地第一拉格朗日点(日地L1点)位于地球和太阳中间 , 与地球的距离约为150万公里 , 大致相当于4倍的地月距离 。 此处的太阳观测卫星不但可以使用类似望远镜的遥感观测设备持续凝视太阳 , 还能利用距离采样观测设备 , 实地测量吹拂向地球的太阳风物质性质 。
当太阳风暴爆发时 , 此处的卫星可以通过遥感观测发现太阳上的剧烈变化 , 帮助预报员提前做出判断 , 而局地测量仪器则可以在太阳风暴吹袭地球前 , 发出最后的预警 。
通过相关数据的综合分析 , 还可以使我们搞清太阳风暴在向外传播的过程中究竟经历了怎样的变化 。

|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△日地系统中的5个拉格朗日点 , 最常用的为第一拉格朗日点(L1)(图片来源:美国国家海洋和大气管理局)
1978年 , ISEE-3探测器成为第一个在日地第一拉格朗日点工作的太阳风探测器 。 虽然ISEE-3没有配备任何遥感观测设备 , 只有局地测量功能 , 但其验证了探测器在日地第一拉格朗日点工作的可能性 , 并收获了不少新科学发现 。
到了1996年 , 相继奔赴日地L1点的SOHO卫星和ACE卫星 , 装备了种类、功能非常丰富的太阳遥感观测和局地测量仪器 。
其中 , SOHO卫星以遥感观测卫星为主 , 兼具局地测量功能;而ACE则专司局地测量 。 这两艘探测器相互配合 , 极大地改变了我们对太阳活动及其对地球影响的认识 。
2015年 , DSCOVR卫星被部署到日地L1点 , 作为逐渐老化的ACE卫星的备份 , 确保此地的太阳风局地测量能够持续地进行下去 。

|轨道选得好,太阳探测没烦恼
△SOHO卫星围绕L1点的Halo轨道示意图 , 注意图中的长度比例与实际并不相符(图片来源:欧洲航天局)
在日地L1点工作的卫星 , 实际并不是固定在L1点 , 而是在L1附近的Halo(晕状)轨道上围着L1点“兜兜转转” 。
虽然L1点的太阳观测条件优越 , 但在工程技术的实现上却有诸多的挑战 , 任务实施的难度更大:
首先 , 将卫星成功发射到距离地球150万公里的L1点并使之成为一颗环绕太阳的卫星 , 就需要推力极大的火箭和精准的深空测控技术;其次 , 与此处的卫星保持通信联系需要成熟可靠的深空测控网 , 以提供稳定充足的通信带宽 。

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