帝国航空公司对太阳轨道飞行器任务的贡献,将是迄今为止最接近太阳的任务,在广泛的测试后准备飞行。
太阳轨道飞行器是欧洲航天局的一项任务,携带10个仪器来测量太阳和行星际空间的许多不同属性。
上宇宙飞船将于2019年初发射,它将是一个磁力计仪器它是由帝国理工物理系的一个团队开发的。
磁强计将测量太阳的磁场在行星际空间,由太阳风携带。太阳风是一股来自太阳的带电粒子流,充满了整个太阳系,太阳磁场在形成太阳风中起着重要的作用。
来自帝国理工学院物理系的首席研究员蒂姆·霍伯里教授说:“我们生活在一个由太阳在星际空间吹出的气泡中。地球也有自己的磁场,在太阳泡中形成一个空洞。
“太阳风和地球磁场之间的相互作用给我们带来了极光——南极光和北极光——但当太阳风很强时,它也会给我们的技术带来问题,从电网到卫星。”
太阳的磁场被认为与地球自转时产生磁场的方式相似,但它的动态程度要大得多。每隔11年,太阳的极性就会逆转一次,这种模式与太阳表面出现的黑子的模式有关。太阳黑子是与太阳耀斑相关的极端事件,太阳物质的抛射如果到达地球会造成严重的问题。
通过绕太阳运行并在距离太阳只有5000万公里的地方接近太阳——在离太阳最近的行星水星的轨道内——帝国团队的磁力计将能够获得关于太阳如何产生磁场以及磁场如何在太阳风和更极端的事件中发挥作用的前所未有的信息。
敏感的话题
该仪器由两个位于金属穹顶内的传感器组成;装有电子设备、计算机处理器和电源的黑盒子;以及为传感器提供电力和通信的电缆。
磁强计必须非常灵敏才能探测到来自太阳的磁场,从而到达航天器。来自物理系的首席工程师海伦·奥布莱恩说:“我们的仪器非常敏感,它可以从伦敦的另一边测量MRI机器的磁场。
“然而,这意味着我们必须努力将它与航天器上的其他仪器隔离开来。金属物体和电路产生的磁场很小,所以我们对项目的其他部分有非常严格的要求,包括螺丝钉和油漆。”
磁力计还必须在一些极端条件下生存,包括起飞时的强烈振动,这将使用NASA的阿特拉斯V火箭。该仪器的早期模型,经过了严格的测试,设计超过预期的条件,在应变下崩溃。
奥布莱恩说:“我们将传感器安装在一种陶瓷材料上,这种材料几乎不会随着温度的变化而膨胀或收缩,因此,在航天器遭遇极端温度变化时,它们彼此的相对位置保持稳定。”然而,这种材料非常脆,在振动测试中就散了。”
增厚材料有助于解决这个问题,经过严格的测试,设计得到了许多调整和改进。但是现在,这个装置已经完成了,在被安装到宇宙飞船上之前,它正在帝国理工学院的一个干净的房间里等待。
与此同时,该团队正在制造一个“飞行备用”——一个相同的设备,以防在发射前原设备发生故障。当仪器安装在航天器上时,研究小组将给出极其精确的指示——包括螺丝刀的材料,并确保没有留下任何可能干扰测量的微小金属屑。
一旦所有仪器安装完毕,整个航天器将进行另一轮测试,然后被运往卡纳维拉尔角,于2019年2月发射。然后,它将花两年时间到达太阳,再花八年时间收集数据。最终,它的太阳能电池板将退化并停止发电,但它将永远围绕太阳运行。
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