众所周知，太阳风为地球附近危险的空间天气事件提供动力，这反过来又危及太空资产。
所以一个大型跨学科研究小组，由美国国家航空航天局(NASA)开始研制一种宽视场软x射线成像仪，能够探测到太阳风遇到中性气体时产生的软x射线辐射。
在本周的杂志上科学仪器回顾该小组介绍了他们开发和发射以“龙虾眼光学”为中心的成像仪的情况，以及它的功能和未来在空间探索中的应用。
该小组的成像仪的灵感来自于大约十年前堪萨斯大学的汤姆·克雷文斯和伊娜·罗伯逊所做的模拟，他们现在都参与了这项工作，证明了太阳风和地球磁层残留大气之间的相互作用可以用软x射线成像。
通过背景，在太阳上，风等离子体从所有纬度和经度连续流动——占据整个日球层，并与中性气体相互作用。这种“太阳风”主要由质子组成，但也包含高荷态重离子的通量。当这些离子与气体相互作用时，许多会发生电荷交换反应，并获得一个处于激发态的电子，这导致高电荷态离子发射出软x射线光子。
该小组的成像仪正是设计来探测这种软x射线发射的。
什么是“龙虾眼光学”
龙虾眼光学是一种用于聚焦软x射线的光学元件，由英国莱斯特大学(University of Leicester)和法国Photonis公司(Photonis Corp.)共同开发，灵感来自于一种名为epicurean的甲壳类动物的眼睛。
该光学元件“由一组非常小的正方形玻璃孔阵列组成，边长为20微米，弯曲得像球体的一部分，半径为75厘米，”在NASA戈达德太空飞行中心工作的天体物理学家迈克尔·r·科利尔(Michael R. Collier)解释说。科利尔是这篇论文的第一作者。“我们的成像仪的工作原理与龙虾眼相同，这也是它得名的原因，它将软x射线光子聚焦在位于球体半径一半的平面上。”
宽视场成像仪在太空中的意义是什么?科利尔说:“这让我们离实现全球太阳风和磁层成像能力又近了一步。”“它还代表了一种理论，在这种情况下，所有物理现象的计算和模拟，并成功地将其应用到有用的科学能力中。”
为此，对太阳风与地球磁层相互作用的全球成像将使跟踪进入大气的能量和动量的流动成为可能。他补充说:“因为所有驱动地球附近危险空间天气事件的能量都来自太阳风，这种能力使我们能够更好地保护我们的太空资产——特别是那些携带手机信号的地球同步航天器。”
在应用方面，欧洲航天局(European Space Agency)和中国科学院(Chinese Academy of Sciences)已经在制定一项名为“太阳风磁层电离层链接探测器”(SMILE)的任务计划，该任务将包括一个具有“虾眼”光学系统的宽视场软x射线成像仪。科利尔说:“这项任务的目标是对太阳风和磁层相互作用进行全球成像——这是尚未实现的目标。”
该集团的下一步计划是什么?科利尔指出:“在太阳系中任何太阳风遇到中性气体的地方都可以观测到这些软x射线，包括地球、月球、火星、金星和彗星。”“所以，在未来，我们将探索我们的技术在其他行星任务中的适用性。”
科利尔说，该小组的技术也很容易适用于立方体卫星等纳米卫星——立方体卫星的外形系数从1到10公斤不等，用10 x 10 x 10厘米的标准单位描述——并且将“使低成本的任务具有高科学回报”。
了下:航空+国防
