NASA的CODEX准备从国际空间站揭开太阳风之谜

在这段动画中，可以看到 CODEX 仪器被安装在国际空间站的外部。 图片来源：CODEX 小组/美国国家航空航天局

定于今天发射的SpaceX 的第31次商业补给任务，CODEX 将以机器人方式安装在空间站外部。 作为一个太阳日冕仪，CODEX 将阻挡太阳表面的强光，从而可以更清晰地观察太阳的外层大气，即日冕。

"CODEX仪器是新一代的太阳日冕仪，"该仪器的首席研究员、位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家杰弗里-纽马克（Jeffrey Newmark）说。"它有着双重用途--既是技术演示，也将进行科学研究。"

与以前的日冕仪不同，CODEX使用先进的滤波器，除了能测量太阳风的密度外，还能测量太阳风的温度和速度。 标准日冕仪可以捕捉到从太阳流出的等离子体的密度，而CODEX则将密度测量与温度和速度相结合，让科学家更全面地了解太阳风的特性。

图为 CODEX 日冕仪的光学校准和组装过程。 资料来源：CODEX 小组/美国国家航空航天局

"这不仅仅是一个快照，"CODEX的联合研究员、美国宇航局戈达德分部的太阳物理学家Nicholeen Viall说。"你将看到太阳风中结构的演变过程，从它们从日冕中形成，直到它们向外流动，成为太阳风。"

CODEX 仪器将为科学家们提供更多信息，帮助他们了解是什么将太阳风加热到约 180 万度华氏温度--比太阳表面温度高出约 175 倍--并以每小时近 100 万英里的速度从太阳喷薄而出。

这次发射只是该仪器悠久历史中的最新一步。 本世纪初和2017年8月，NASA科学家在日全食期间进行了与CODEX类似的地面实验。 日冕仪模拟了日全食期间发生的情况，因此这种自然发生的现象为测试测量太阳风温度和速度的仪器提供了良机。

2019 年，美国国家航空航天局的科学家们启动了日冕中电子温度和速度的气球探测（BITSE）实验。 一个足球场大小的气球将 CODEX 原型运到了地球表面上空 22 英里处，这里的大气层比地面稀薄得多，天空也比地面暗淡得多，因此可以进行更好的观测。 不过，地球大气层的这一区域仍然比外太空本身更亮。

纽马克说："我们从BITSE中看到了足够多的东西，证明这项技术是有效的，但还不足以实现长期的科学目标。"

在将日冕仪与指向系统初步整合期间，CODEX 团队成员在洁净设施中与仪器合影。 资料来源：CODEX 小组/美国国家航空航天局

现在，通过在空间站上安装 CODEX，科学家们将能够观测日冕，而不必对抗地球大气层的亮度。 现在也是发射该仪器的有利时机，因为太阳已经进入太阳极大期，这是其11年周期中的高活跃期。

维奥尔说："太阳极大期的太阳风类型与太阳极小期的某些类型不同。这一时期的日冕结构不同，导致了不同类型的太阳风。"

这个日冕仪将观察两种类型的太阳风。 一种是太阳风直接从我们的恒星向外传播，将太阳的磁场拉入日光层，即环绕太阳系的气泡。 另一种太阳风是由磁场线形成的，这些磁场线最初是封闭的，就像一个环，但后来又打开了。

这些闭合的磁场线包含高温、高密度的等离子体。 当环路打开时，这些热等离子体就会被推进太阳风中。 虽然这些等离子体"小球"在整个太阳周期中都存在，但科学家们预计它们的位置会因为日冕磁场在日极大期的复杂性而发生变化。 CODEX 仪器旨在首次观测这些等离子体球的温度。

日冕仪还将以正在进行的太空任务的研究为基础，例如欧空局（欧洲航天局）和美国国家航空航天局（NASA）的联合任务太阳轨道器，其中也携带了日冕仪，以及NASA的帕克太阳探测器。 例如，CODEX 将在离太阳表面更近的地方观测太阳风，而帕克太阳探测器则在更远的地方对太阳风进行采样。 将于2025年发射的NASA"统一日冕和日光层极坐标"（PUNCH）任务将对日冕进行三维观测，以了解那里的质量和能量是如何变成太阳风的。

通过比较这些发现，科学家们可以更好地了解太阳风是如何形成的，以及太阳风在远离太阳时是如何变化的。 这项研究有助于我们了解空间天气，即可能与地球和航天器相互作用的空间条件。

纽马克说："就像了解飓风一样，你想了解风暴流经的大气层。CODEX的观测将有助于我们了解空间天气流经的区域，从而帮助改进预测。"

CODEX仪器由美国宇航局戈达德太空飞行中心和韩国天文与空间科学研究所合作研制，意大利国家天体物理研究所也提供了额外的支持。

编译自/ScitechDaily