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太陽を見つめている宇宙船の視界が曇るのはなぜですか?

太陽を見つめている宇宙船の視界が曇るのはなぜですか?

NASA のソーラー ダイナミクス天文台が 2023 年 1 月 9 日に撮影した太陽フレアの画像。
写真: NASA/SDO

地球の主星は非常に不機嫌な場合があり、天文学者は太陽の大規模なフレアを綿密に観察するために、人工衛星を打ち上げたり探査ミッションを実施したりしなければなりません。 しかし、太陽に向けられた機器は、何年もの間科学者を困惑させてきた謎の層の結果として、視界がぼやける傾向があります.

NASAの搭載機器 太陽力学観測所 (SDO) は、2010 年から太陽を監視しています。 劣化した 発売から 5 年以内に 40% 増加しました。 今日、科学者のグループは、宇宙船のぼんやりした外観の背後にある理由を特定した可能性があります: 水.

米国国立標準技術研究所 (NIST) の研究者であり、新しい研究の著者の 1 人である Robert Berg 氏は、次のように述べています。 安定した カテゴリー: 太陽物理学ギズモードへのメール。 以前の研究では、「酸化はいくつかの考えられる原因の 1 つとして説明されていますが、水が酸化剤として示唆されたことはありません」と彼は付け加えました。

コードを解読するために、新しい研究の背後にいる科学者は、部屋サイズの粒子加速器を使用して、宇宙天気によって課せられた条件を再現しました。 彼らは、水分子からの酸素原子が宇宙船の機器からのアルミニウムと結合して、太陽からの光線を遮断する酸化アルミニウムの曇った層を生成することを発見しました。

木曜日に発表された新しい研究では、国立標準技術研究所 (NIST) とコロラド大学ボルダー校の大気宇宙物理学研究所の科学者が、これらの重要な新しい発見を詳述しています。 NISTの物理学者であるチャールズ・タリオ氏は、「何年にもわたる放射線を暴露することはできませんでしたが、酸化物成長モデルと組み合わせることで、水蒸気と紫外線が組み合わさると、観測された損失が発生する可能性があることを非常に説得力のある方法で示しました」と述べています. (NIST)と新しい研究の筆頭著者は、電子メールで説明しました。

太陽を観測する宇宙船は、切手よりも小さく、人間の髪の毛よりも薄いアルミニウム フィルターを使用して、人間の目には短すぎる太陽から放出される光の波長である極紫外線を収集します。 EUV は、太陽が放出する光の総量のごく一部を占めていますが、星が崩壊しようとしているときに科学者に通知するという重要な役割を果たします。

太陽は時々、として知られるエネルギーのバーストを放出します。 コロナ質量放出荷電粒子の大爆発 熱い鞭のように太陽から遠ざかる。 これらの出来事は、地球上の私たちに影響を与え、送電網やナビゲーション システムを混乱させる地磁気嵐を引き起こします。

太陽探査機と人工衛星を使って太陽を観察することで、科学者は太陽の爆発スケジュールをより適切に処理できます。 残念ながら、太陽に面している宇宙船は、運用開始から数年以内に紫外線を捉える能力を失う傾向があります。 宇宙船のフィルターは通常、ミッションの開始時に検出器を介して EUV 光の約 50% を透過し、1 年以内に 25%、5 年以内に 10% に低下します。 ネスト. 研究者はこれを SDO の研究に基づいていますが、他の宇宙船も同じ運命をたどったと言っています。

宇宙船の劣化の他の例には、欧州の PROBA2 衛星に搭載された LYRA 機器、太陽エネルギーを測定するために使用された国際宇宙ステーションの SOLAR ペイロードに搭載された SOLSPEC 機器、および PICARD 宇宙船に搭載された太陽直径イメージャーと表面マッパー望遠鏡が含まれます。バーグ。

何年もの間、科学者たちは、フィルターが炭素の層を形成していると考えていました。これは、宇宙船の汚染の結果です。 しかし、同じ科学者グループが新しい研究の背後にいます この理論は2021年に反証される 製図板に戻る前に。 「酸化を指摘するもう1つのことは、炭素の堆積につながる有機分子の発生源を排除することを目標に、過去数十年にわたって宇宙船の機器がますますクリーンになるように構築されてきたことです」とタリオは言いました。 ただし、多くのツールは依然として大幅な劣化を示しています。 これにより、炭素の成長が妨げられます。」

研究チームは、粒子加速器を使用して EUV 光を生成し、その光をミラーを使用して宇宙船のフィルターに向け、同時にそれらを水蒸気にさらしました。 20 日後、フィルターは酸化アルミニウムの層を形成していました。 この層は、フィルタが EUV 光を捕捉する能力を妨げるほど厚くはありませんでしたが、長期間にわたって厚くなっている可能性があります。 科学者は、実際に宇宙船に起こったことと一致する理論モデルも作成しました。

では、そもそも酸化物層はどのように形成されたのでしょうか? 科学者は、宇宙船の温度を制御するために使用される宇宙船の熱ブランケットからの水がフィルター内のアルミニウムと反応して、光が検出器を通過するのを防ぐ陽極酸化層を生成すると信じています。

新しい研究は、将来、太陽の方を向いて急速な劣化を防ぐのに役立つ宇宙船をより適切に設計するのに役立つ可能性があります. 研究者が提案したことの 1 つは、炭素の層を追加してアルミニウム イオンの移動を止めることと、水蒸気の侵入を防ぐチューブを追加することです。

もっと: 太陽を周回する宇宙船がコロナ質量放出の驚くべき写真を撮影

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