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【中國新聞網(wǎng)】“天問(wèn)一號”火星能量粒子分析儀首個(gè)科學(xué)成果發(fā)布
8月8日，記者從中科院近代物理研究所獲悉，由澳門(mén)科技大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)、中科院近代物理研究所、蘭州空間技術(shù)物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、美國阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校和中科院國家空間科學(xué)中心組成的研究團隊利用天問(wèn)一號火星能量粒子分析儀于近期獲得了首個(gè)科學(xué)成果，研究討論了基于該載荷在地火轉移軌道中觀(guān)測到的一個(gè)太陽(yáng)高能粒子事件。
上述相關(guān)結果已于日前發(fā)表在國際權威期刊《天體物理學(xué)雜志快報》(The Astrophysical Journal Letters)上，并被美國天文學(xué)會(huì )(AAS)選為亮點(diǎn)工作。
火星能量粒子分析儀是我國首個(gè)用于研究行星際和近火星空間輻射環(huán)境的載荷，由中科院近代物理所和蘭州空間技術(shù)物理研究所聯(lián)合研制，于2020年7月搭載在天問(wèn)一號火星探測器上發(fā)射升空，正式開(kāi)啟了探測任務(wù)。
2020年11月29日，火星能量粒子分析儀在地火轉移軌道距太陽(yáng)1.39個(gè)天文單位(au)處，觀(guān)測到第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期的首個(gè)大范圍太陽(yáng)高能粒子事件。事件發(fā)生時(shí)，天問(wèn)一號與地球近似處于同一磁力線(xiàn)上，這使得天問(wèn)一號和地球附近航天器能夠在相隔數千萬(wàn)公里的地方觀(guān)測到來(lái)自相同源區的太陽(yáng)高能粒子，為研究太陽(yáng)高能粒子沿磁力線(xiàn)在行星際空間的傳播提供了一個(gè)寶貴的機會(huì )。
理解太陽(yáng)高能粒子的加速與傳播機制一直是空間物理和空間天氣研究的重要課題之一。一旦離開(kāi)近地環(huán)境進(jìn)入太空、失去地球磁場(chǎng)的保護，宇航員及航天器就必然暴露在強烈的高能粒子輻射之中。與通量長(cháng)期穩定的銀河宇宙線(xiàn)不同，太陽(yáng)高能粒子事件的發(fā)生具有偶發(fā)性和不可預測性。該類(lèi)事件爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的能量粒子通常起源于太陽(yáng)耀斑爆發(fā)和日冕物質(zhì)拋射驅動(dòng)的激波加速過(guò)程，其通量可高于背景宇宙線(xiàn)達幾個(gè)數量級，不僅會(huì )對行星際和近地空間輻射環(huán)境帶來(lái)巨大影響，也對載人航天和深空探測等空間任務(wù)構成巨大威脅。
通過(guò)對比分析2020年11月29日事件期間火星能量粒子分析儀和地球附近航天器的質(zhì)子通量觀(guān)測數據，研究團隊發(fā)現天問(wèn)一號和地球附近航天器關(guān)聯(lián)的磁力線(xiàn)并沒(méi)有連接到太陽(yáng)表面的爆發(fā)源區和行星際激波，這意味著(zhù)高能粒子必須跨越磁力線(xiàn)才能到達天問(wèn)一號和地球附近航天器。另外，研究團隊還發(fā)現兩個(gè)位置處觀(guān)測到的質(zhì)子能譜形狀非常相似，均表現為雙冪律譜，并且它們的質(zhì)子強度時(shí)間曲線(xiàn)在太陽(yáng)高能粒子事件衰減階段也有著(zhù)相似的演化趨勢，呈現出典型的蓄水池現象。研究團隊認為，雙冪律能譜很可能是在激波加速源區產(chǎn)生，而傳播過(guò)程中的垂直擴散效應是解釋該事件中蓄水池現象的關(guān)鍵因素。此外，研究團隊還討論了太陽(yáng)高能粒子事件峰值強度的徑向相關(guān)性和磁力線(xiàn)長(cháng)度相關(guān)性等。
在此次太陽(yáng)高能粒子事件中，火星能量粒子分析儀與近地航天器的觀(guān)測數據具有非常好的一致性，這表明火星能量粒子分析儀儀器功能與性能均符合設計預期，儀器測得的數據質(zhì)量可靠，為后續環(huán)火星探測數據的研究奠定了良好基礎，有望幫助人們更好地了解火星輻射環(huán)境以及規劃深空探測任務(wù)。
《中國新聞網(wǎng)》報道鏈接：https://m.chinanews.com/wap/detail/chs/zw/9822616.shtml
（原載于《中國新聞網(wǎng)》 2022-08-08 ，記者 閆姣）
