美国宇航局日冕诊断实验（CODEX）计划2024年11月发射至国际空间站，观测太阳日冕和太阳风起源

美国宇航局的日冕诊断实验（CODEX）已准备好发射至国际空间站，以揭示有关太阳风的新细节，包括其起源和演变。

CODEX将于 2024 年 11 月搭载SpaceX 第 31 次商业补给服务任务发射，并由机器人安装在空间站外部。作为太阳日冕仪，CODEX 将遮挡来自太阳表面的强光，以便更好地观察太阳外层大气或日冕的细节。

“CODEX 仪器是新一代太阳日冕仪，”该仪器首席研究员、美国宇航局戈达德太空飞行中心科学家杰弗里·纽马克 (Jeffrey Newmark) 表示，该仪器具有双重用途——既可以进行技术演示，又可以进行科学研究。

这款日冕仪与 NASA 之前使用的日冕仪不同，因为它有特殊的滤光片，可以提供太阳风温度和速度的详细信息。通常，太阳日冕仪会捕捉从太阳流出的等离子体的密度图像。通过将太阳风的温度和速度与传统的密度测量相结合，CODEX 可以让科学家更全面地了解太阳风本身。

“这不仅仅是一张快照，”CODEX 联合研究员、NASA 戈达德太阳物理学家 Nicholeen Viall 说道。“你将看到太阳风结构的演变，从它们在日冕中形成，到它们向外流动并变成太阳风。”

CODEX 仪器将为科学家提供更多信息，帮助他们了解是什么原因使太阳风的温度达到约 180 万华氏度（约比太阳表面温度高 175 倍），并以每小时近一百万英里的速度从太阳向外喷涌。

此次发射只是该仪器悠久历史的最新一步。21 世纪初和 2017 年 8 月，NASA 科学家在日全食期间进行了类似于 CODEX 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绝佳机会。

2019 年，NASA 科学家启动了气球载日冕电子温度和速度调查 (BITSE) 实验。一个足球场大小的气球将 CODEX 原型机带到了距离地球表面 22 英里的地方，那里的大气要稀薄得多，天空比地面上更暗，因此可以进行更好的观测。然而，地球大气层的这个区域仍然比外太空本身更亮。

纽马克说：“我们从 BITSE 中看到的足以证明该技术是有效的，但还不足以实现长期的科学目标。”

现在，通过在空间站上安装 CODEX，科学家将能够观察太阳日冕，而不必忍受地球大气层的亮度。这也是该仪器发射的有利时机，因为太阳已经到达其最大活动期，这是其 11 年周期中活动最活跃的时期。

“太阳活动高峰期出现的太阳风类型与太阳活动低谷期出现的某些太阳风类型不同，”维亚尔说。“此时的日冕结构不同，从而形成了不同类型的太阳风。”

日冕仪将观察两种类型的太阳风。第一种太阳风直接从恒星向外传播，将太阳的磁场拉入日光层，即环绕太阳系的气泡。另一种太阳风由磁场线形成，这些磁场线最初像一个环一样闭合，但随后会打开。

这些闭合场线包含热的、致密的等离子体。当环路打开时，这些热等离子体会被推进太阳风中。虽然这些等离子体“团块”在整个太阳周期中都存在，但科学家预计它们的位置会因为太阳活动高峰期间日冕的磁性复杂性而发生变化。CODEX 仪器旨在首次观测这些团块的温度。

日冕仪还将以正在进行的太空任务的研究为基础，例如欧洲航天局 (ESA) 和美国宇航局 (NASA) 联合发射的太阳轨道器（后者也携带有日冕仪）和美国宇航局的帕克太阳探测器。例如，CODEX 将观察更接近太阳表面的太阳风，而帕克太阳探测器则在稍远的地方对其进行采样。美国宇航局的统一日冕和日光层偏振仪 ( PUNCH ) 任务将于 2025 年发射，它将对太阳日冕进行 3D 观测，以了解那里的质量和能量如何变成太阳风。

通过比较这些发现，科学家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会如何变化。这项研究加深了我们对太空天气的了解，太空天气是可能与地球和航天器相互作用的条件。

“就像了解飓风一样，你需要了解风暴所经过的大气层，”纽马克说。“CODEX 的观测将有助于我们了解太空天气所经过的区域，从而有助于提高预测准确率。”

CODEX 仪器是美国国家航空航天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的，意大利国家天体物理研究所也提供了协助。