太陽動力學天文台

中文名：太陽動力學天文台

外文名：Solar Dynamics Observatory(SDO)

所屬單位：美國宇航局（NASA）

職能：不間斷地對太陽進行觀測

壽命：五年

運行地點：運行在36000千米

構成：三部研究太陽的儀器

太陽動力學天文台，是美國宇航局（NASA）新發射的太陽觀測衛星太陽動力學天文台（SDO），運行在36000千米的地球同步軌道，運行壽命為五年，它搭載了三部研究太陽的儀器，能夠不間斷地對太陽進行觀測，照片的清晰度是一台高清電視的10倍，它們是迄今獲得的最為震撼的太陽照片，雖然太陽是我們生活中最常見到的星體，但人類還從來沒有如此細緻地看到過太陽表面的活動。

1、太陽動力學天文望遠鏡為地球傳回相當於普通高清電視10倍高清度的太陽圖像。使用遠紫外光，每0.75秒的可拍一張照片。

2、這顆人造衛星每天將傳送相當於下載50萬首歌的數據量，將獲得的科學數據比美國宇航局歷史上任何一次任務都多。

3、太陽動力學天文望遠鏡可能幫助他們預測可干擾地球通信的太陽風暴。這是非常重要的，因為在2012年奧運會期間，太陽活動將達到它11年周期的最高峰，但可以肯定的是在這期間衛星及地球通訊系統中斷的概率將非常高，可能會中斷奧運會的報道。

4、太陽動力學天文台之類的任務不能阻止太陽活動，但是它們可能有助於人們積極應對。一些公司可能被告訴提前切斷人造衛星的安全電路，地球上的技術體系也可能要改進。

5、太陽動力學天文台兩個儀器的6架照相機建造電子系統，它們可控制和讀出大量數據。太空任務要求極其輕而又緊密的節能裝置，這些裝置的設計和製造要求嚴格。電子盒的設計一直很成功，並為美國宇航局的GOES-R氣象衛星的一個設備建造照相機電子裝置。

2010年4月8日，SDO觀測到了一次太陽活動。編號1060的太陽黑子釋放了一個小型耀斑，耀斑發出的激波在整個太陽上傳播。SDO的照片清楚地顯示出太陽大氣中的環形磁力線結構（磁環）在激波經過時前後擺動。後來激波消失在太陽圓面的邊緣。但事情並沒有結束，四個小時之後，在距離耀斑發生位置20萬千米的地方，一個大型的日珥拋射出來。

科學家認為，這個日珥的出現並不是一個偶然事件。激波傳播的時候，會破環它所遇到的磁場的穩定性，支撐日珥的磁場被激波打亂了，才出現了這次拋射。一次看起來並不大的耀斑在傳播的中途引發一次大質量的日珥拋射，這是一種之前未曾預料到的聯繫。當人們充分理解這種現象之後，在空間天氣的預報上可能會出現重要進展。

SDO項目的科學家認為，SDO在人類認識太陽方面帶來的革新將如同哈勃太空望遠鏡為天體物理學帶來的變革。目前SDO仍然處在調試階段，5月中旬之後將會每日更新太陽照片。在第一批發表的照片和視頻中，太陽的表面向外噴射出的物質就像是一條條的火龍。這種現象叫做“日冕物質拋射”，它是巨大的、攜帶磁力線的泡沫狀氣體，在幾個小時中被從太陽拋射出來的過程。一次日冕物質拋射所拋出的物質的量相當於密西西比河整條河的水量。該現象發生的時候，氣體物質在短短一秒鐘之內被加速到時速一百萬英里。

太陽是對地球上的環境和生命影響最大的天體。天文學家們也一直好奇於太陽活動在地球上究竟會產生怎樣的影響。

太陽風暴攜帶了大量的帶電粒子，這些帶電粒子到達地球後會迅速擾亂地球磁場，可以造成通訊系統、GPS衛星失靈，被擾亂的磁場會在遠距離輸電線中產生電流，這些電流可能造成電網癱瘓。《新科學家》的科幻場景之所以出現在2012年，是因為太陽活動有一個11年的自然周期，2012年剛好是太陽活動極大年。好的消息是，根據美國宇航局的預測，此一輪太陽活動周期中太陽黑子極大值為90，略高於歷史記錄中的最低值78。如果這種預測是正確的，那麼2012年將會經歷一個溫和的太陽活動極大年。但美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）空間天氣預測中心的物理學家道格·畢賽克（Doug Biesecker）仍然警告說即便是在低於平均值的太陽活動期，惡劣空間天氣現象也有可能出現。比如說1859年的大磁暴發生時的太陽活動水平就與我們預測中的2013年的水平一樣。

在SDO這個探測器之前，美國宇航局曾在1995年發射了太陽與太陽風層探測器（SOHO），這架探測器最初計劃的運行時間是兩年，後來持續延長，以期能夠覆蓋太陽活動的11年周期。實際上過去15年裡我們看到的多數太空中拍攝的太陽照片都來自SOHO。SDO是美國宇航局“與日同在”計劃中發射的第一顆探測器，“與日同在”計劃的目標是理解太陽這顆磁場變化的恆星，測量其對地球上的生活和社會的影響。另一架目前運行中的太陽探測器是美國宇航局2006年發射的日地關係天文台（STEREO），它能夠與SOHO一起從三個角度拍攝太陽的立體圖像。日地關係天文台與SOHO一起能夠更加準確地計算出日冕物質拋射的方向和抵達地球的時間。

與這兩架探測器相比，SDO的性能又有了大幅超越，它不但圖像清晰度更高，而且能夠每秒鐘拍攝一張太陽照片。相比之下，STEREO每3分鐘拍攝一張，SOHO每12分鐘拍攝一張。但SOHO迄今仍有一項其他探測器無法超越的強項：它的“廣角和分光日冕觀測儀”中有一塊“遮陽板”，能夠把太陽的主體遮擋起來，讓天文學家看到亮度只有主體千萬分之一的日冕，對日冕物質拋射進行研究。未來幾年，美國宇航局和歐洲空間局計劃發射更多的太陽探測器，研究太陽本身的物理活動以及這些活動與地球的關係。中國的太陽極軌射電望遠鏡計劃在2017年發射，用於連續跟蹤監測日冕物質拋射事件從太陽表面到地球軌道處的傳播與演化。

構成

SDO衛星本身有三項科學儀器：日震與磁成像儀（Helioseismic and Magnetic Imager, HMI），由斯坦福大學製造、極紫外線變化實驗儀（Extreme Ultraviolet Variability Experiment, EVE），由科羅拉多大學博爾德分校的大氣太空物理實驗室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP）製造、大氣成像組件（Atmospheric Imaging Assembly, AIA），由洛克希德·馬丁製造。衛星觀測的資料將會立即被使用。

日震與磁成像儀

日震與磁成像儀(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)由斯坦福大學負責。該儀器是用來研究太陽變化與判斷太陽內部結構和磁場活動與結構。HMI的資料可用以確定太陽活動能量的內部來源與機制，以及與太陽表面磁場活動有關的太陽內部物理機制。HMI也可以記錄資料以判斷日冕磁場以研究太陽外大氣層變化。使用該儀器觀測將可用以建立太陽內部動力結構與磁場活動關聯以了解太陽活動與其影響。HMI將拍攝高解析度的整個太陽可見光碟面縱向和向量太陽磁場，可說是太陽和太陽風層探測器上的邁克生多普勒成像儀(Michelson Doppler Imager, MDI)的加強。

極紫外線變化實驗儀

極紫外線變化實驗儀 (Extreme Ultraviolet Variability Experiment, EVE)將以比先前TIMED衛星上的SEE、SOHO和SORCE上的XPS更高的光譜解析度、時間間隔和精確度拍攝太陽的極紫外線輻射。EVE將以物理模形深入了解太陽極紫外線輻射強度變化和太陽磁場變化的關聯。

太陽釋放的高能極紫外線光子主要會使地球的高層大氣加熱和電離層的形成。太陽極紫外線輻射強度會隨時變化，同時也跟隨周期11年的太陽周期改變。了解太陽極紫外線強度變化相當重要，因為這和大氣加熱、衛星曳力以及通訊系統衰減（包含全球定位系統瓦解）有明顯衝擊。

EVE的儀器是由科羅拉多大學博爾德分校的大氣太空物理實驗室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP）製造，主持人是Tom Woods博士，在2007年9月7日送到高達太空飛行中心。該儀器可量測波長在30nm以下，光譜解析度較先前儀器提升70%；時間間隔則因為儀器的的攝影設備可每10秒拍攝，超過100%工作周期而較先前儀器提升30%。

大氣成像組件

大氣成像組件(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)是由洛克希德馬丁太陽與天文物理實驗室 (Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory, LMSAL)負責。該儀器可拍攝高時間與空間解析度的完整太陽盤面的數個不同波長的可見光、紫外線和極紫外線影像。儀器內有四個各自獨立操作的望遠鏡，由史密松天體物理台(Smithsonian Astrophysical Observatory, SAO)設計。

SDO於2010年2月11日在卡納維拉爾角空軍基地41號航天發射複合體發射。使用的火箭是Atlas V-401。衛星發射后的原始軌道是遠地點2500公里的軌道。之後會進行多次軌道提升以到達預定的地球同步軌道（圓軌道）；軌道高度36000公里，位於西經102°，軌道傾角28.5°。