“天問一號”助力，科學家研究“火星日凌”獲重要成果

IT之家 1 月 16 日訊息，據中國科學院上海天文臺網站，2021 年火星日凌期間（9 月下旬到 10 月中旬），在國家航天局支援下，中國科學院上海天文臺、中國科學院國家空間科學中心、北京大學地球與空間科學學院、中國科學院國家天文臺、澳大利亞塔斯馬尼亞大學和歐洲甚長基線干涉測量研究所等中外科研機構，利用“天問一號”環繞器和“火星快車”軌道器的測控通訊訊號，聯合開展了對太陽的日凌掩星觀測，取得重要研究成果。

相關研究論文已發表在國際專業期刊《天體物理學快報（The Astrophysical Journal Letters）》上

。

火星日凌是指地球、火星執行至太陽兩側且三者近乎處於一條直線的自然現象

。火星日凌期間，探測器向地球測控站發射的無線電訊號經過臨近太陽空間（以下簡稱“臨日空間”），受太陽電磁輻射干擾導致其訊號強度和頻率發生變化，科學家透過對這些影響的研究，可以反演研究太陽的活動情況。

▲ 日凌期間，地球、火星與太陽之間的位置關係 | 圖自中國科學院上海天文臺網站，下同

2021 年火星日凌期間，“天問一號”環繞器和歐空局“火星快車”軌道器任務團隊控制兩個探測器定期向地球發射無線電訊號，多國科學家利用國內外十多個射電望遠鏡，

對兩個探測器的訊號受太陽影響情況進行了觀測

。

▲ 火星日凌期間，多個 VLBI 測站對天問一號和火星快車進行觀測

2021 年 10 月 9 日，當火星投影點（火星在太陽附近的投影）距離日心 2。6 Rs（太陽半徑）時，研究人員發現 6 個觀測站接收到“天問一號”與“火星快車”的無線電訊號頻率出現了最強 ±20Hz、時間長達 10 分鐘的擾動。

透過對擾動訊號分析，研究人員發現在無線電訊號傳播過程中穿越臨日空間時，該區域的電子總含量發生了上千個 TECU（總電子數單位，1TECU=1016 個電子 / 平方米）的變化。經過與大角度分光日冕儀 （LASCO） 在同一時期獲取的光學遙感觀測資料對比後發現，此次的電子總含量變化是由於日冕物質拋射 （CME） 現象引起的。CME 現象作為太陽上最劇烈的爆發現象之一，可快速拋射大量攜帶有磁場的等離子體，這些等離子體對訊號的折射與散射效應會導致訊號頻率產生擾動。

由於相同的頻率擾動訊號抵達不同位置測站的時間不同，透過頻率擾動訊號與各測站之間的傳播距離與傳播時間，可計算得到 CME 的等離子體拋射速度，因此

多站聯測可以用來研究臨日空間太陽活動的空間傳播情況

。

同時，在火星投影點附近更小的空間尺度範圍內，觀測到了因 CME 與冕流相互作用引起的冕流波。冕流波是一種大尺度日冕波動現象，又被稱為“太陽上空飄揚的綵帶”，反映了磁場對太陽風等離子體運動的約束情況。

IT之家瞭解到，

本次觀測還在 CME 離去時，探測到初生高速太陽風流

。初生太陽風指剛剛從太陽射出的太陽風。

據介紹，此項工作得益於探測器射電遙感觀測方法的高靈敏度，以及多站聯合觀測具有的高時間解析度和高空間解析度優勢。該方法可以對原位探測器無法進入的臨日空間和光學手段無法識別的空間小尺度快速變化現象進行觀測，有助於研究人員更加細緻地研究臨日空間環境及其對深空通訊的影響。