西和は「太陽探査時代」の幕開けを告げたが、今後はどんな壮大な計画があるのか​​？

太陽探査は、太陽物理学の研究と宇宙天気予報の能力を向上させ、宇宙科学、宇宙技術、宇宙応用の向上につながり、社会経済の発展のためのサービスを提供することができます。国際宇宙探査活動のホットスポットです。

2021年10月14日、我が国は太原衛星発射センターで長征2Dロケットを使用し、初の太陽探査衛星「西和」の打ち上げに成功しました。 「西和」はわが国初の宇宙太陽探査機であり、わが国が「太陽探査時代」に突入したことを示すものである。

西河プローブ

太陽の探査は大きな意義を持つ

太陽は地球から約1億5000万キロ離れています。地球に最も近い星であり、人類と最も密接な関係を持つ星です。太陽では核融合が毎瞬起こっており、外界にエネルギーを放射し続け、私たちの家に暖かさと光をもたらし、人類の文明の発展を育んでいます。

古代から人々は太陽を崇拝し、好奇心を持ち、憧れ、その謎を解明しようと努めてきました。太陽黒点に関する最も古い記録は、日付がはっきりしている『漢書五行』に保存されています。現代では、科学技術の発展、特に航空宇宙技術の急速な進歩により、人類による太陽の探査と研究は画期的な新時代を迎えました。

太陽探査は大きな科学的意義と応用価値を持っています。

太陽は地球に最も近い恒星であり、その詳細な構造と物理的プロセスを高い時間的、空間的、スペクトル的解像度で観測できる唯一の恒星です。太陽探査は、星の起源と進化、星内部のエネルギー生成メカニズム、太陽の構造とダイナミクス、星が天体や生命プロセスに与える影響など、主要な科学的問題を理解するのに役立ちます。

太陽活動は宇宙災害気象の原因となり、人類の活動に大きな影響を与えます。太陽フレアやコロナ質量放出などの激しい活動が発生すると、太陽は急速に増加する電磁放射、高エネルギー粒子流、高速プラズマ雲を噴出し、地球の宇宙環境に大きな変化をもたらします。

このような太陽嵐は古代の人類の生産や生活にはほとんど影響を与えませんでしたが、現代では私たちの社会の運営は衛星などの宇宙や地上のインフラに大きく依存しています。太陽嵐は航空宇宙、航行、通信システム、さらには地上の石油、電力、ガスパイプラインに壊滅的な影響を及ぼし、莫大な損失を引き起こす可能性があります。そのため、災害を避けるために太陽活動や宇宙天気の監視を強化する必要があります。

太陽を探索するさまざまな方法

科学者は分光法を用いて太陽を調査し、地上の大型望遠鏡と衛星やその他の宇宙探知方法を組み合わせて、ガンマ線、X線、紫外線から可視光線、赤外線、電波まで、太陽の全帯域、全方位、多角度の観測を行っています。

太陽放射のエネルギーのほとんどは、可視光線と近赤外線の帯域に集中しています。この電磁放射の一部は地球の大気圏を透過して地表に到達するため、地上の望遠鏡は太陽観測において重要な役割を果たします。 1984年、我が国は国家天文台懐柔太陽観測所を建設し、太陽の全面や活動領域を三次元ベクトル磁場、各種モノクロ画像、白色光画像など観測できる先進的な太陽観測設備を多数設置し、非常に強力な性能を発揮しました。

フレア、コロナ質量放出、プロミネンスなどの太陽の爆発活動やエネルギー現象は、他のバンドに現れます。コロナ放射は主に極端紫外線とX線帯域で発生し、太陽風、惑星間衝撃波、高エネルギー粒子現象の電磁放射は主に数十kHzから数十MHzの間で、太陽の超低周波帯域に属します。この情報は地球の大気によって吸収され、干渉されるため、その観測は宇宙からの検出に頼るしかありません。

1970年代以降、米国、欧州、日本などの国と地域は、太陽と太陽風を探査するために100機以上の衛星を打ち上げてきました。太陽の噴火活動、太陽の磁場、太陽風の伝播と進化、宇宙環境の形成と進化の検出を行ってきました。彼らは多くの画期的な成果を達成し、太陽の磁場、大気の構造、太陽活動に関する体系的かつ完全なデータを大量に蓄積しました。

特に近年、打ち上げロケット、軌道設計、深宇宙追跡・制御、先進的なペイロードなどの航空宇宙能力の向上により、各国はより先進的な太陽探査機を打ち上げ、太陽の至近距離での探知や極横断探知を実現し、太陽の謎をさらに解明できるようになりました。

世界に公開された西河データ

2021年10月14日、曳和号は宇宙に打ち上げられ、高度517キロの暁夕刻の太陽同期軌道に入り、科学観測と技術実験を行った。

西河プローブ

衛星の軌道面は、地球表面の夜と昼の境界である地球の境界線の近くにあります。夜明けから夕暮れまでの軌道にある衛星は、地球の影によって継続的に遮られることはありません。この「夕暮れが夜明けを追う」軌道では、衛星はほぼ途切れることなく太陽を観測する機会を得ることができます。

「西和」は重量510キログラムで、搭載機器はHαイメージング分光計です。太陽のさまざまな帯域のスペクトル検出は国際的に行われてきましたが、Hα帯域でのスペクトル画像検出は初めてのことで、太陽フレアの発生源領域における高品質な観測データの空白を埋めることになります。

Hα線は水素元素特有の可視赤色輝線です。水素は太陽の化学組成における最大の元素であり、核融合の原料でもあります。 Hα バンドのスペクトル線は、太陽の爆発時に最も強い反応を示す彩層のスペクトル線であり、爆発の発生源領域の特性を直接反映することができます。

Hαスペクトルデータを解析することで、太陽の下層大気に関する情報を取得し、太陽噴火時の大気温度や速度などの物理量の変化を推測することができ、太陽噴火の内部から表面へのエネルギー伝達と放出の全プロセスの物理モデル化などの科学的問題の解決に重要なサポートを提供します。

「西河」は2つの方法で太陽を観測します。 1 つは、太陽全体の画像を取得するための白色光連続スペクトル画像化です。もう1つはスペクトルスキャンイメージングです。太陽面全体をスキャンすることで、46秒間で4,600以上のスペクトルが得られ、各スペクトルから太陽面の画像を復元できます。

「西河」の観測データは世界中のユーザーに公開され、これは我が国の国際的な太陽物理学と宇宙物理学の研究に対する重要な貢献となる。 「西和」は我が国初の宇宙太陽探査ミッションとして、我が国における今後の同様のミッションの実施にとっても重要な参考価値を持っています。

私の国は大規模な太陽探査キャンペーンを開始する

太陽の活動周期は11年で、2025年に新たな周期がピークを迎えると予想されています。フレアやコロナ質量放出などの現象が大幅に増加し、さまざまな新しいタイプの検出器が導入されるなど、太陽探査への新たな熱狂も生まれるでしょう。

我が国は「西和」に加え、先進的な宇宙太陽観測衛星を打ち上げる予定です。この先進的な宇宙太陽観測衛星は質量が約1トンで、夜明けから夕暮れまでの高度720キロメートルの太陽同期軌道で運用され、「1つの磁場と2つの嵐」の観測に重点を置く予定だ。このうち、「1つの磁気」は太陽の磁場を指し、「2つの嵐」は太陽フレアの噴出とコロナ質量放出を指します。観測データは、太陽の磁場、フレア、コロナ質量放出の起源と、これら3つの関係を研究するために使用される予定です。

今後、我が国はより野心的な太陽宇宙探査活動を実施していきます。 2021年に、我が国は「全周型および立体型太陽光検出システムの設計と主要技術」プロジェクトを承認しました。このプロジェクトは、「太陽磁場の生成と進化および太陽フレアとの関係」と「太陽フレアのメカニズムと伝播、およびそれらが壊滅的な宇宙天気に与える影響」という2つの主要問題に焦点を当てて、将来の太陽宇宙探査計画を研​​究・設計し、その後の探査活動に関する適切な推奨事項を作成することを目的としています。

我が国は、遠から近へ、一次元から三次元へという原則に従って、地球の軌道から太陽・地球ラグランジュ点、そして太陽に近い点まで、太陽探査活動を徐々に展開し、太陽の全面的かつ総合的な観測を実施します。太陽探査は我が国の宇宙技術と応用レベルの全体的な向上を促進し、科学技術、経済、社会の発展、国家安全保障に強力なサポートを提供することができます。