Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e seus colaboradores relataram um evento de partícula energética solar (SEP) observado pelo Mars Energetic Particle Analyzer (MEPA) realizado no Tianwen-1 da China (TW -1) nave espacial. Como o primeiro relatório científico baseado no MEPA, o artigo foi publicado no Astrophysical Journal Letters .
O MEPA, desenvolvido em conjunto pelo IMP e o Instituto de Física de Lanzhou, é a primeira carga científica da China destinada a estudar o ambiente de radiação espacial interplanetário e próximo a Marte. Foi lançado com a espaçonave TW-1 em julho de 2020 para iniciar a missão de exploração.

Em 29 de novembro de 2020, o MEPA observou o primeiro grande evento SEP generalizado do ciclo solar 25 em 1,39 unidade astronômica. No momento da erupção do evento SEP, TW-1 e a Terra estavam aproximadamente na mesma linha de campo magnético, o que significa que TW-1 e espaçonaves próximas à Terra podiam observar partículas energéticas solares a uma distância de dezenas de milhões de quilômetros, o que proporcionou uma rara oportunidade de estudar os efeitos da propagação de partículas energéticas.

O estudo do mecanismo de aceleração e propagação de partículas energéticas solares é de grande importância na física espacial. Uma vez deixando o ambiente próximo da Terra e indo para o espaço, os astronautas e naves espaciais sem a proteção do campo geomagnético são inevitavelmente expostos a intensa radiação de partículas de alta energia. Ao contrário dos raios cósmicos galácticos cujo fluxo é estável por muito tempo, os eventos SEP são esporádicos e imprevisíveis durante qualquer ciclo solar. Seu fluxo é várias ordens de magnitude maior do que os dos raios cósmicos de fundo, que não apenas têm um grande impacto no ambiente de radiação espacial interplanetária e próxima à Terra, mas também representam uma enorme ameaça para missões espaciais, como voos espaciais tripulados e voos profundos. exploração espacial.

Depois de obter os dados do MEPA, os pesquisadores do IMP avaliaram os dados e confirmaram que o MEPA estava em boas condições de funcionamento. Usando seu software de simulação MEPA autoconstruído, eles compararam os dados simulados com os resultados dos dados originais amostrados retornados e obtiveram os fatores geométricos do MEPA para diferentes tipos de partículas incidentes. Os pesquisadores também determinaram a relação entre os dados originais amostrados e o espectro de energia observado em órbita do MEPA e estabeleceram um conjunto de métodos de análise de dados do MEPA para garantir a qualidade dos dados de detecção científica do MEPA.

Com base nos dados de fluxo de prótons de satélites MEPA e próximos à Terra, a equipe de pesquisa investigou o mecanismo de aceleração e propagação dos eventos SEP. A equipa é composta por investigadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Macau, Universidade de Geociências da China, IMP, Instituto de Física de Lanzhou, Universidade de Ciência e Tecnologia da China do CAS, Universidade do Alabama em Huntsville, EUA, e Centro Nacional de Ciências Espaciais do CAS .

Ao comparar os dados de fluxo de prótons do MEPA e da espaçonave próxima à Terra, os pesquisadores descobriram que a linha do campo magnético associada à TW-1 e à espaçonave próxima à Terra não está conectada a regiões de fonte de explosão na superfície do sol e choque interplanetário, o que significa que a observação por TW-1 e espaçonaves próximas à Terra é devido à difusão de campo cruzado.

Enquanto isso, os pesquisadores descobriram que os dados nos dois locais mostraram características espectrais de lei de dupla potência semelhantes e os perfis de intensidade de tempo de prótons mostraram um fenômeno típico de reservatório durante a fase de decaimento do SEP. Eles sugeriram que o espectro da lei de dupla potência é provavelmente gerado na região da fonte da aceleração do choque, e a difusão vertical é um fator chave para explicar o fenômeno do reservatório SEP durante este evento. Eles também discutiram a dependência do comprimento do caminho do campo magnético radial e interplanetário da intensidade de pico do SEP.

O evento SEP mostra uma consistência muito boa entre os dados de observação do MEPA e dos satélites próximos à Terra. O resultado estabelece uma boa base para o estudo subsequente dos dados de exploração perto de Marte e ajudará as pessoas a entender melhor o ambiente de radiação em Marte e planejar missões de exploração do espaço profundo. + Explorar mais

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