本周，来自欧洲演示任务和英国领导的任务概念的新影像勾勒出太阳观测的近期前景：太空中的人造日食让科学家们能够在长时间、稳定的光照下观察太阳的外层大气。2026年1月21日，欧洲航天局分享了来自 Proba‑3 的延时摄影——两颗以紧密编队飞行的双生卫星创造了持续五小时的人造日食——展示了三次剧烈的等离子体喷发。两天后，一项名为 Mesom 的概念背后的研究人员发表了一项可行性研究，提议利用月球作为天然掩星体，在长达一个月的时间里，每次将明亮的太阳光盘遮挡近一小时。
为什么遮挡太阳是理解风暴的关键
太阳日冕是百万摄氏度等离子体组成的弥散光晕，它是最危险的空间天气事件的发源地：日冕物质抛射 (CMEs) 将磁化等离子体抛向太空，可能干扰地球上的卫星、GPS、电网和通信。与光球层（太阳的可见表面）刺眼的光芒相比，日冕非常微弱，因此为了详细研究日冕，观测者需要消除这种眩光。地球上的日全食可以自然地实现这一点，但时间短暂且不可预测；日冕仪——带有内部遮光盘以阻挡光球层的望远镜——以电子方式再现了这种效果，但在成像距离太阳有多近方面存在局限。
这两种方法都留下了悬而未决的问题，即低层日冕中的磁场如何产生和释放 CME，以及长期存在的日冕加热悖论：为什么日冕比太阳表面热数百倍。更好、更长、分辨率更高的内日冕视图将为物理模型提供数据，并实质性地提高对那些袭击地球关键系统时可能造成数百万至数十亿美元损失的事件的预报能力。
Proba‑3：编队飞行的概念验证
Mesom：将月球作为完美的掩星体
Mesom (Moon‑enabled Sun Occultation Mission) 采取了不同的策略。Mesom 并不依赖部署遮光盘或两颗编队飞行的卫星，而是提议将一颗小型科学卫星送入从精心选择的轨道观测到的月球永久阴影中。由于月球近乎球形且没有大气层来散射光线，它是一个近乎理想的天然掩星盘。该概念由伦敦大学学院 Mullard Space Science Laboratory 的团队领导，合作伙伴包括 Surrey Space Centre 和其他机构。该团队认为，月球掩星可以对下至色球层的内日冕进行连续、清晰的观测，观测窗口长达 48 分钟——远长于任何地面日食。
新数据能带来什么
对低层日冕更长时间、更清晰的观测将有助于解开磁场如何编织和重新连接，并以耀斑和 CME 的形式释放储存能量的谜团。观测范围深入色球层（光球层和日冕之间的层，大部分 CME 触发物理过程在此发生），可以将表面磁图与演化的冕环和爆发事件联系起来。这反过来又将改善卫星运营商、电力公司和航空规划人员使用的业务化空间天气物理模型的输入。
存在实际的激励因素。历史性事件，如 1989 年魁北克大停电和 1859 年的卡林顿事件，提醒我们现代基础设施是多么脆弱。2024 年和 2025 年期间发生的较近事件导致了卫星高度损失和 GPS 中断，造成了巨大的经济损失。基于对 CME 产生过程的直接观测而进行的更好预报，将允许更早地采取保护措施：调整卫星姿态、关闭变压器电源，并警告运营商改变关键活动。
技术和计划障碍
编队飞行和月球掩星都带来了工程挑战。Proba‑3 依赖于厘米级的相对定位和对日冕仪内部杂散光的严格控制；它的成功证明了该技术的可行性，但要将任务扩大到全面的科学运作，需要更大的有效载荷、更长的任务持续时间以及稳健的自主控制。Mesom 必须在轨道设计中穿针引线：在复杂的日-地-月动力学中找到可重复的窗口，在允许稳定掩星的同时提供动力、热控制和通信。
靠近太阳的热管理、辐射屏蔽、精密指向和数据下行容量都不是微不足道的问题。Mesom 的支持者表示，如果任务经过精心设计并开展国际合作，这些问题可以在小型卫星预算内解决。该概念已提交给欧洲航天局，作为 21 世纪 30 年代未来任务的候选方案，但资金、技术成熟度以及与其他天文台的整合仍有待解决。
太阳探测机群中的互补方法
Mesom 和 Proba‑3 不会取代其他太阳资产，而是作为补充。诸如 NASA 的 Parker Solar Probe 和 ESA 的 Solar Orbiter 等任务从不同的视角对近日环境进行采样；地面望远镜（如 Daniel K. Inouye Solar Telescope）提供光球层和色球层的超高分辨率图像；安装在近地轨道平台上的仪器（例如国际空间站上的 CODEX）增加了更多的测量模式。科学家们表示，跨平台的数据结合，特别是内日冕长时间的日食级视图，将突破当前的限制。
Proba‑3 最近的图像预览了长时间清晰视野所能揭示的内容；Mesom 承诺在这些关键高度提供多出一个数量级的时间。如果获得资助并建成，月球掩星任务可能会改变物理学家研究 CME 触发和日冕加热问题的方式，并为地面运营商提供更好的破坏性空间天气预警。前方的道路需要精密的工程、国际合作和持续的投资，但其潜在的回报——保护现代基础设施免受罕见但灾难性的太阳风暴影响——是显而易见的。
来源
- Surrey Space Centre (University of Surrey) —— Mesom 可行性研究
- UCL Mullard Space Science Laboratory —— Mesom 领导机构及提案材料
- European Space Agency —— Proba‑3 任务及日冕仪演示
- UK Space Agency —— Mesom 可行性资金支持
- NASA —— Parker Solar Probe 及 CODEX 任务背景
- Daniel K. Inouye Solar Telescope (国家太阳天文台合作伙伴机构)
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