(资料图片仅供参考)
中国科学院近代物理研究所与国内外多家单位合作，利用“天问一号”火星能量粒子分析仪获得了首个科学成果，研究讨论了基于该载荷在地火转移轨道中观测到的一个太阳高能粒子事件。近日，相关研究成果在《天体物理学杂志快报》发表，并被美国天文学会选为亮点工作进行了专题报道。
天问一号搭载的火星能量粒子分析仪观测到的太阳高能粒子事件事件关联谱（图 张永杰）
宇航员及航天器一旦进入太空、失去地球磁场的保护，就必然暴露在强烈的高能粒子辐射之中，但与通量长期稳定的银河宇宙线不同，太阳高能粒子事件在任何一个太阳活动周期内具有偶发、不可预测的特性，并会对载人航天和深空探测等空间任务构成巨大威胁。因此，剖析太阳高能粒子的加速与传播机制是空间物理和空间天气研究的重要课题之一。
火星能量粒子分析仪是我国首个用于研究行星际和近火星空间辐射环境的载荷。2020年11月29日，火星能量粒子分析仪在地火转移轨道距太阳1.39天文单位处，观测到第25个太阳活动周期的首个大型径向分布的太阳高能粒子事件。事件发生时，“天问一号”与地球近似处于同一根磁力线上，使得“天问一号”和地球附近航天器能相隔数千万公里观测到来自相同源区的太阳高能粒子，为探究太阳高能粒子沿磁力线在行星际空间的传播提供了宝贵的机会。
事件爆发时天问一号（灰点）、火星（红点）、地球（蓝点）及其他航天器的相对位置（图源 《天体物理学杂志快报》）
科研人员通过比较火星能量粒子分析仪与近地航天器的质子通量数据发现，“天问一号”和地球附近航天器关联的磁力线并未连接到太阳表面的爆发源区和行星际激波，这意味着高能粒子必须跨越磁力线，才能到达“天问一号”和地球附近航天器，且两个位置处观测到的质子能谱形状非常相似，均表现为双幂律谱，质子强度时间曲线在太阳高能粒子事件衰减阶段也有着相似的演化趋势，呈现出典型的蓄水池现象。
研究认为，双幂律能谱很可能是在激波加速源区产生，而传播过程中的垂直扩散效应是解释该事件中蓄水池现象的关键因素。
在此次太阳高能粒子事件中，火星能量粒子分析仪与近地航天器观测数据具有非常好的一致性，为后续环火星探测数据的研究奠定了良好的基础，有望帮助科学家更好地了解火星辐射环境以及规划深空探测任务。（北京日报 记者 刘苏雅）
关键词： 转移轨道 天体物理学
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