正文

中文名：太阳动力学天文台

外文名：Solar Dynamics Observatory(SDO)

所属单位：美国宇航局（NASA）

职能：不间断地对太阳进行观测

寿命：五年

运行地点：运行在36000千米

构成：三部研究太阳的仪器

概述

来自太阳的风暴

太阳动力学天文台，是美国宇航局（NASA）新发射的太阳观测卫星太阳动力学天文台（SDO），运行在36000千米的地球同步轨道，运行寿命为五年，它搭载了三部研究太阳的仪器，能够不间断地对太阳进行观测，照片的清晰度是一台高清电视的10倍，它们是迄今获得的最为震撼的太阳照片，虽然太阳是我们生活中最常见到的星体，但人类还从来没有如此细致地看到过太阳表面的活动。

功能特点

科学家希望能预知太阳活动并为之做出积极准备。

1、太阳动力学天文望远镜为地球传回相当于普通高清电视10倍高清度的太阳图像。使用远紫外光，每0.75秒的可拍一张照片。

2、这颗人造卫星每天将传送相当于下载50万首歌的数据量，将获得的科学数据比美国宇航局历史上任何一次任务都多。

3、太阳动力学天文望远镜可能帮助他们预测可干扰地球通信的太阳风暴。这是非常重要的，因为在2012年奥运会期间，太阳活动将达到它11年周期的最高峰，但可以肯定的是在这期间卫星及地球通讯系统中断的概率将非常高，可能会中断奥运会的报道。

4、太阳动力学天文台之类的任务不能阻止太阳活动，但是它们可能有助于人们积极应对。一些公司可能被告诉提前切断人造卫星的安全电路，地球上的技术体系也可能要改进。

5、太阳动力学天文台两个仪器的6架照相机建造电子系统，它们可控制和读出大量数据。太空任务要求极其轻而又紧密的节能装置，这些装置的设计和制造要求严格。电子盒的设计一直很成功，并为美国宇航局的GOES-R气象卫星的一个设备建造照相机电子装置。

观测太阳

太阳动力学天文台

2010年4月8日，SDO观测到了一次太阳活动。编号1060的太阳黑子释放了一个小型耀斑，耀斑发出的激波在整个太阳上传播。SDO的照片清楚地显示出太阳大气中的环形磁力线结构（磁环）在激波经过时前后摆动。后来激波消失在太阳圆面的边缘。但事情并没有结束，四个小时之后，在距离耀斑发生位置20万千米的地方，一个大型的日珥抛射出来。

科学家认为，这个日珥的出现并不是一个偶然事件。激波传播的时候，会破环它所遇到的磁场的稳定性，支撑日珥的磁场被激波打乱了，才出现了这次抛射。一次看起来并不大的耀斑在传播的中途引发一次大质量的日珥抛射，这是一种之前未曾预料到的联系。当人们充分理解这种现象之后，在空间天气的预报上可能会出现重要进展。

拍摄照片

SDO与普通电视、高清电视以及其他两种观测卫星的分辨率对比

SDO项目的科学家认为，SDO在人类认识太阳方面带来的革新将如同哈勃太空望远镜为天体物理学带来的变革。目前SDO仍然处在调试阶段，5月中旬之后将会每日更新太阳照片。在第一批发表的照片和视频中，太阳的表面向外喷射出的物质就像是一条条的火龙。这种现象叫做“日冕物质抛射”，它是巨大的、携带磁力线的泡沫状气体，在几个小时中被从太阳抛射出来的过程。一次日冕物质抛射所抛出的物质的量相当于密西西比河整条河的水量。该现象发生的时候，气体物质在短短一秒钟之内被加速到时速一百万英里。

太阳是对地球上的环境和生命影响最大的天体。天文学家们也一直好奇于太阳活动在地球上究竟会产生怎样的影响。

太阳风暴携带了大量的带电粒子，这些带电粒子到达地球后会迅速扰乱地球磁场，可以造成通讯系统、GPS卫星失灵，被扰乱的磁场会在远距离输电线中产生电流，这些电流可能造成电网瘫痪。《新科学家》的科幻场景之所以出现在2012年，是因为太阳活动有一个11年的自然周期，2012年刚好是太阳活动极大年。好的消息是，根据美国宇航局的预测，此一轮太阳活动周期中太阳黑子极大值为90，略高于历史记录中的最低值78。如果这种预测是正确的，那么2012年将会经历一个温和的太阳活动极大年。但美国国家海洋和大气管理局（NOAA）空间天气预测中心的物理学家道格·毕赛克（Doug Biesecker）仍然警告说即便是在低于平均值的太阳活动期，恶劣空间天气现象也有可能出现。比如说1859年的大磁暴发生时的太阳活动水平就与我们预测中的2013年的水平一样。

探测卫星

太阳动力学天文台

在SDO这个探测器之前，美国宇航局曾在1995年发射了太阳与太阳风层探测器（SOHO），这架探测器最初计划的运行时间是两年，后来持续延长，以期能够覆盖太阳活动的11年周期。实际上过去15年里我们看到的多数太空中拍摄的太阳照片都来自SOHO。SDO是美国宇航局“与日同在”计划中发射的第一颗探测器，“与日同在”计划的目标是理解太阳这颗磁场变化的恒星，测量其对地球上的生活和社会的影响。另一架目前运行中的太阳探测器是美国宇航局2006年发射的日地关系天文台（STEREO），它能够与SOHO一起从三个角度拍摄太阳的立体图像。日地关系天文台与SOHO一起能够更加准确地计算出日冕物质抛射的方向和抵达地球的时间。

与这两架探测器相比，SDO的性能又有了大幅超越，它不但图像清晰度更高，而且能够每秒钟拍摄一张太阳照片。相比之下，STEREO每3分钟拍摄一张，SOHO每12分钟拍摄一张。但SOHO迄今仍有一项其他探测器无法超越的强项：它的“广角和分光日冕观测仪”中有一块“遮阳板”，能够把太阳的主体遮挡起来，让天文学家看到亮度只有主体千万分之一的日冕，对日冕物质抛射进行研究。未来几年，美国宇航局和欧洲空间局计划发射更多的太阳探测器，研究太阳本身的物理活动以及这些活动与地球的关系。中国的太阳极轨射电望远镜计划在2017年发射，用于连续跟踪监测日冕物质抛射事件从太阳表面到地球轨道处的传播与演化。

构成

SDO卫星本身有三项科学仪器：日震与磁成像仪（Helioseismic and Magnetic Imager, HMI），由斯坦福大学制造、极紫外线变化实验仪（Extreme Ultraviolet Variability Experiment, EVE），由科罗拉多大学博尔德分校的大气太空物理实验室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP）制造、大气成像组件（Atmospheric Imaging Assembly, AIA），由洛克希德·马丁制造。卫星观测的资料将会立即被使用。

日震与磁成像仪

日震与磁成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)由斯坦福大学负责。该仪器是用来研究太阳变化与判断太阳内部结构和磁场活动与结构。HMI的资料可用以确定太阳活动能量的内部来源与机制，以及与太阳表面磁场活动有关的太阳内部物理机制。HMI也可以记录资料以判断日冕磁场以研究太阳外大气层变化。使用该仪器观测将可用以建立太阳内部动力结构与磁场活动关联以了解太阳活动与其影响。HMI将拍摄高分辨率的整个太阳可见光盘面纵向和向量太阳磁场，可说是太阳和太阳风层探测器上的迈克生多普勒成像仪(Michelson Doppler Imager, MDI)的加强。

极紫外线变化实验仪

极紫外线变化实验仪 (Extreme Ultraviolet Variability Experiment, EVE)将以比先前TIMED卫星上的SEE、SOHO和SORCE上的XPS更高的光谱分辨率、时间间隔和精确度拍摄太阳的极紫外线辐射。EVE将以物理模形深入了解太阳极紫外线辐射强度变化和太阳磁场变化的关联。

太阳释放的高能极紫外线光子主要会使地球的高层大气加热和电离层的形成。太阳极紫外线辐射强度会随时变化，同时也跟随周期11年的太阳周期改变。了解太阳极紫外线强度变化相当重要，因为这和大气加热、卫星曳力以及通讯系统衰减（包含全球定位系统瓦解）有明显冲击。

EVE的仪器是由科罗拉多大学博尔德分校的大气太空物理实验室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP）制造，主持人是Tom Woods博士，在2007年9月7日送到高达太空飞行中心。该仪器可量测波长在30nm以下，光谱分辨率较先前仪器提升70%；时间间隔则因为仪器的的摄影设备可每10秒拍摄，超过100%工作周期而较先前仪器提升30%。

大气成像组件

大气成像组件(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)是由洛克希德马丁太阳与天文物理实验室 (Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory, LMSAL)负责。该仪器可拍摄高时间与空间分辨率的完整太阳盘面的数个不同波长的可见光、紫外线和极紫外线影像。仪器内有四个各自独立操作的望远镜，由史密松天体物理台(Smithsonian Astrophysical Observatory, SAO)设计。

SDO于2010年2月11日在卡纳维拉尔角空军基地41号航天发射复合体发射。使用的火箭是Atlas V-401。卫星发射后的原始轨道是远地点2500公里的轨道。之后会进行多次轨道提升以到达预定的地球同步轨道（圆轨道）；轨道高度36000公里，位于西经102°，轨道倾角28.5°。