球载太阳望远镜发放倒计时500天

“日出三号”（Sunrise III）高空气球任务将携带三种新的科学仪器从平流层观测太阳。

2022年夏天，球载太阳观测站“日出号”(Sunrise)将进行第三次平流层飞行。在距离地球表面35公里的高度，观测站将在从瑞典北部到加拿大的几天飞行中欣赏独特的太阳景色：这里全天不受地球大气中空气湍流的干扰，并可获得来自太阳的紫外线辐射。由德国马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)领导的这项任务配备了一台1米口径望远镜、三种新的科学仪器和一个复杂的图像稳定系统，因此将能够对太阳表面和邻近的太阳大气层上层进行前所未有的观测。在发射前的剩余500天内，MPS的国际科学家和工程师团队将在Sunrise III出发前往瑞典之前完成所有子系统的组装工作。

2022年6月1日，Sunrise III的发射窗口将打开。与前两次飞行一样，这次飞行也是从位于瑞典北部基律纳的瑞典太空公司(SSC)的Esrange航天中心起飞，一个巨大的氦气球将把这个三吨重的观测站带到平流层。在平流层环极风的作用下将向西运动。在北极圈以北的几天飞行中，观测站将利用北极极昼的特殊条件对太阳进行不间断地观测。最后随降落伞降落在加拿大东北部无人居住的荒野上。

这种大胆的想法已经成功了两次。在2009年和2013年，从着陆点回收的数据存储卡包含了大量的宝贵观测数据。除此之外，研究人员首次能够识别太阳表面太阳磁场的最小组成部分，并观察到在太阳紫外线照射下仅50公里大小的结构，与大约140万公里直径的太阳相比，那是非常微小的。

图1  2009年6月8日，“日出一号”发射，开始执行“日出号”的第一次飞行。图片是发放前充满氦气的气球和发放车吊起的观测站。

此后，太阳研究并没有停滞不前。例如，夏威夷的丹尼尔·K·井上太阳望远镜的镜面直径为4米，能够以前所未有的空间分辨率进行太阳观测；太空任务，如ESA欧空局的太阳轨道飞行器，可以从非常近的距离观察太阳。同时，“日出”任务也在不断进展。“日出三号是对正在进行的太阳研究项目的必要补充”，MPS主任兼日出任务首席研究员萨米·k·索拉基教授说。他补充说：“这项任务提供了目前任何地球望远镜或航天器都无法提供的数据。”

图2  飞行高度的地球视图。因为观测站在大部分地球大气层的上部，所以天空就像太空一样发黑。

“日出三号”的焦点是太阳可见表面上方约1000公里厚的一层，即色球层下部。与以往的任务有所不同，“日出三号”可以测量该区域内相对较弱的磁场。该磁场被认为是太阳大气中所有动态过程的关键。预期的观测数据将达到前所未有的高度分辨率：比以前更精确的是，可以获得太阳表面上方的精确高度数据。“高度信息对于详细了解太阳大气层的变化过程至关重要”，MPS科学家、日出三号项目经理安德烈亚斯·拉格说。

日出三号的三种新科学仪器利用直径为1米望远镜观察这种独特的景象。SUSI(日出紫外分光旋光仪和成像仪)是由MPS开发和建造的；TuMag(可调磁谱仪)由西班牙安达卢西亚天文研究所牵头的一个财团提供，SCIP(日出色球红外光谱旋光仪)由日本国家天文台牵头的一个日本财团提供。德国莱布尼茨太阳物理研究所负责图像稳定系统。五米高的吊舱是由美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室主导的再开发项目。

图3  在MPS洁净室，日出三号的图像稳定系统和光线分配单元目前正在进行准备。此图像显示光学对齐状态的精确测量。使用经纬仪，角度的测量误差可以达到万分之一度。

各个团队已经在努力完成各自的任务。在接下来的几个月里，任务准备将进入决定性阶段：所有组件——吊舱、仪器和图像稳定系统——将一个接一个地到达MPS进行装配。今年年底，完整且功能齐全的观测站有望首次观测到太阳，不过这是一次在地面进行的测试。2022年初，“日出三号”再次被分解成子系统，然后将前往基律纳，准备发射。挑战再次开始！