
中國發佈天問一號火星離子與中性粒子分析儀首個研究成果
中國發佈天問一號環繞火星太空船中的火星離子與中性粒子分析儀(Mars Ion and Neutral Particle Analyzer)首個科學研究成果。成果對火星離子與中性粒子分析儀的首批科學數據進行校準和比對分析,確認儀器功能與性能符合設計預期,數據質量可靠。
火星離子與中性粒子分析儀由中國科學院國家空間科學中心空間環境探測重點實驗室研製,用於探測行星際及火星太空之間環境中的離子和能量中性粒子。從地球飛行到火星期間,火星離子與中性粒子分析儀在2020年10月31日正式開始探測,獲得至2021年1月26日期間的太陽風離子探測數據,為行星際多點太陽風觀測、太陽風徑向演化研究提供了重要資訊。
天問一號進入環繞火星軌道後,火星離子與中性粒子分析儀2021年11月13日進入科學探測模式,正式開始對火星區域的太空離子和中性粒子環境開展連續性的探測。
由地球到火星飛行期間,火星離子與中性粒子分析儀捕捉到多個流相互作用區(stream interaction region)事件,利用天問一號和地球衛星項目對同一個流相互作用區的探測數據,科研團隊對比分析了火星離子與中性粒子分析儀和美國太空總署的OMNI太陽風數據集(OMNI數據集收錄從1963年至今多個地球軌道衛星的近地太陽風磁場和離子數據),兩者俱有很好的一致性。
太陽風是從太陽吹出來的高速帶電粒子流,它的速度有快有慢。當快速太陽風追上慢速太陽風時,快速太陽風會擠壓慢速太陽風而形成流相互作用區。 在流相互作用區,太陽風離子的訊號會比較強。
中國科學院國家空間科學中心研究員張愛兵說:「選擇研究流相互作用區事件,是因為天問一號登陸器分離前,登陸器對火星離子與中性粒子分析儀的視場形成一定的遮擋。流相互作用區的訊號較強,儀器受遮擋的影響效應較小。另一方面可認為流相互作用區內太陽風來自於太陽同一區域,天問一號的探測數據與地球附近OMNI數據理論上應基本一致。」
張愛兵表示,與OMNI數據集的高度一致性說明儀器的性能良好,這為後續環火星探測數據的研究打下良好基礎。此外,對於登陸器在分離前對火星離子與中性粒子分析儀視場的遮擋效應,科研人員也進行了定量分析,我們研究出數據處理方法,並證明這些處理方法是有效,可以據此開展轉移軌道期間太陽風徑向演化研究。
張愛兵還表示,由於地球到火星飛行階段只探測了太陽風離子,因此科研人員暫時只能對太陽風離子數據進行校準,此後研究團隊還會利用環繞火星科學探測任務階段的首批數據對火星離子和能量中性粒子探測數據進行校準,為研究人員開展火星太空環境的深入研究提供高質量的科學數據。
【圖:中國科學院國家空間科學中心;文:節錄自科學網頁;新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2021年12月9日出版的《地球與行星物理》期刊 標題是: Tianwen-1 MINPA observations in the solar wind