SolmeX تکنولوژی ای است برای مطالعه ی میدان مغناطیسی خورشید و از پنج تکنیک رصدی مختلف برای استخراج مقدار و جهت میدان مغناطیسی خورشید استفاده میکند.در این بمطلب به بررسی چگونگی عملکرد و ساختار این ابزار ها میپردازیم.
برای آشنایی بیشتر با تکنولوژی solmEx ابتدا کاوش در میدان مغناطیسی خورشید با تکنولوژی solmex را بخوانید .
تجهیزات اندازه گیری میدان مغناطیسی خورشید در اتمسفر فوقانی خورشید
مجموعه ی تجهیزات SolmeX از پنج ابزار تشکیل شده است. دو کرونا نگار برای مشاهدات خارج از بدنه خورشید که از دیسک پنهان کننده ای در 200 متری خود جهت ایجاد خورشیدگرفتگی مصنوعی استفاده میکنند و در یک فضاپیمای جداگانه قرار دارد. سه ابزار برای مشاهدات روی صفحه خورشید که کروموسفر، ناحیه گذار و کرونا را در اشعه فرا بنفش و فرا بنفش شدید بررسی می کنند. خلاصه ای از مشخصات فنی ابزارها را می توان در جدول زیر مشاهده کرد.
مشخصات ابزار ها | خارج از بدنه ی خورشید | روی قرص خورشید | |||
CUSP طیف سنج فرابنفش | VIRCOR طیف سنج مادون قرمز و نور مرئی | EIP طیف سنج فرابنفش شدید | SUSP اسکنر طیف سنج فرابنفش | ChroME کاوشگر مغناطیسی کروموسفر | |
خطوط طیفی | Ly-α, β, γ (121, 102, 97 nm) O VI (103 nm) | Fe XIII 1.07 µm He I 1.08 µm vis: ~ 400 nm | Fe X (17.4 nm) | 115nm–155 nm incl. Ly- α, C IV (121, 150 nm) | Mg II (279 nm) Fe I (525 nm) |
اندازه آشکارساز [Pxl] | 1024*512 | IR : 10242 vis: 40962 | 40962 | 20482*3 | Mg : 20482 Fe : 10242 |
مقیاس نمونه فضایی | ”/pxl5 | IR : ”/pxl2.3 vis: ”/pxl1.2 | ”/pxl0.55 | ”/pxl0.5 | Mg : ”/pxl0.15 Fe : ”/pxl0.3 |
حوزه دید | شکاف : °0.7*”10 مشبک : °0.7* °0.4 | IR : °0.6* °0.6 vis: °1.3* °1.3 | °0.6* °0.6 | شکاف : “360*”1 مشبک : “360*”360 | “300*”300 |
دقت قطبیت | 10-2 خطی | 10-4 خطی و دایره ای | 10-3 خطی | 10-3 خطی و دایره ای | 10-3 خطی و دایره ای |
مدت زمان عملکرد | 10 ثانیه الی 4 ساعت | IR : 5 ثانیه vis: 1 ثانیه | غیرقطبی: 3 ثانیه قطبی: 1 دقیقه | غیرقطبی: <1ثانیه قطبی: 7ثانیه الی 6دقیقه | 0.5 ثانیه |
آهنگ مشاهده | 30 ثانیه تا 8 ساعت | IR : 30 ثانیه vis: 3 ثانیه تا 5 دقیقه | 3 ثانیه تا 3 دقیقه | 10 ثانیه تا 12 دقیقه | 30 ثانیه |
نرخ انتقال داده kbit/s | 150 | 300 | 550 | 300 | 700 |
فاصله کانونی موثر mm | 1000 | IR : 1600 vis: 2100 | 4400 | 1200 | Mg : 13750 Fe : 7360 |
اندازه دهانه | cm2 30*25 | cm 20 ᴓ | cm 28 ᴓ | cm2 10*15 | cm 25 ᴓ |
ابعاد cm3 | 30*60*180 | 25*50*180 | 30*30*100 | 40*50*160 | 50*45*150 |
وزن Kg | 70 | 60 | 40 | 68 | 52 |
توان w | 30 | 50 | 50 | 25 | 55 |
حوزه دید ابزار SolmeX در شکل زیر نشان داده شده است. ابزارهای SUSP و EIP و ChroME قرص کامل خورشید را می بینند یا می توانند به هر نقطه از آن اشاره کنند. ابزارهای CUSP و VIRCOR به چرخش لحظه ای فضاپیمای SolmeX برای مشاهده بخش های مختلف کرونا نیاز دارند.
1-ابزار CUSP
CUSP یک کرونانگار منعکس کننده خارجی است که فاصله ی آن از تجهیزات 200 متر است که توسط یک فضاپیمای در حال پرواز حمل میشود نور از کرونا وارد دهانه ورودی مربعی می شود و توسط یک آینه تلسکوپ سهموی بر روی شکاف ورودی طیف سنج تصویر می شود . در داخل طیف سنج، توسط یک قطبی کننده چرخان، قطبی می شود.
این پیکربندی پلاریمتر پرتو خروجی را به صورت هم محور با پرتو ورودی حفظ می کند .یک منحنی مشبک تشعشعات را روی آشکارساز پراکنده می کند , قطبش خطی تابش UV خورشید را در محدوده 95 نانومتر تا 125 نانومتر در دو کانال اندازه گیری می کند. این امکان دسترسی به میدان مغناطیسی خورشید را از طریق اثر Hanle فراهم می کند.
2-ابزار VIRCOR
VIRCOR از دو کانال تشکیل شده است که نقشه هایی از بردار میدان مغناطیسی خورشید، ساختار و چگالی الکترون در کرونای بالای بدنه خورشید ارائه می دهد. در کانال مادون قرمز (IR) بردار کامل استوکس، یعنی قطبش خطی و دایره ای ثبت می شود. با استفاده از یک فیلتر باند باریک قابل تنظیم، مشخصات طیفی ثبت می شوند.
کانال نور مرئی ، پرتو های نور مرئی را را با یک فیلتر باند پهن قابل تنظیم می گیرد و به آشکار ساز CDD میفرستد.فاصله زیاد تا مخفیکننده خارجی، واقع در فضاپیمای پنهانکننده، امکان دستیابی به وضوح فضایی بالایی را هم در کانال IR و هم در کانال نور مرئی فراهم میکند.
ابزار دقیق پس از فوکوس نور شامل یک فیلتر قابل تنظیم باند باریک برای به دست آوردن پلاریمتری دقیق در سراسر خطوط انتشار با وضوح طیفی متوسط است. برای دستیابی به محدوده طول موج از یک فیلتر لایه ای شش مرحله ای استفاده می شود.
3-ابزار EIP
EIP یک تلسکوپ تمام دیسک با پرتو EUV است که قطبش خطی خط Fe X را در 17.4 نانومتر اندازهگیری میکند تا جهتگیری میدان مغناطیسی خورشید در کرونا را ترسیم کند. برای استخراج اندازه گیری های قطبش، مجموعه صفحه کانونی که از یک آینه قطبی کننده تشکیل شده است در سه جهت (0◦، 60◦، 120◦) اندازه گیری می شود.
این سیستم پلاریزه آینه واحد، توان عملیاتی را به حداکثر میرساند و تصویری پایدار را روی آشکارساز تضمین میکند و به ما امکان میدهد مستقل از میدان مسطح، Q/I و U/I استوکس را اندازهگیری کنیم. آشکارساز یک CCD حساس EUV است. به منظور به حداقل رساندن جریان تاریک آشکارساز در طول زمان های نوردهی، آشکارساز تا حدود -80 درجه سانتیگراد خنک می شود.
رد این خطوط از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است زیرا آنها نور سرگردان را در اندازه گیری قطبش تشکیل می دهند و سیگنال به نویز اندازه گیری را کاهش می دهند. فیلتر ورودی نور مرئی و مادون قرمز را سرکوب می کند. مرتبه اول پوششهای چندلایه را سرکوب میکند و در برابر سوراخهایی که در فیلتر جلویی در طول عمر ماموریت ایجاد میشوند، افزونگی ایجاد میکند. ما زمان های قرار گرفتن در معرض EIP را تخمین زدیم.
از آنجایی که باید سه نوردهی (در زاویه قطبی کننده 0◦، 60◦، 120◦) گرفته شود، اندازه گیری میدان مغناطیسی خورشید را می توان در 3 دقیقه انجام داد. تجزیه و تحلیل طیفی ما نشان می دهد که خطوط دیگر در باند در مقایسه با خط هدف EIP تنها 4٪ به قطبش کمک می کنند.
4-ابزار SUSP
SUSP قطبیت خطی و دایرهای را در محدوده UV از 115 نانومتر تا 155 نانومتر اندازهگیری میکند،با استفاده از هانل و اثر زیمن (به شرح ماموریت solmeX رجوع شود).خطوط دیگر در این محدوده طول موج، محدوده دمایی وسیعی از 104 تا 106 کلوین را پوشش میدهند و امکان تشخیص پلاسما را در قسمتهای داغ جو نیز فراهم میکنند. SUSP یک طیف سنج شکاف UV با توان عملیاتی بسیار بالا است.
شامل یک تلسکوپ با یک آینه سهموی و یک طیف نگار مشبک مقعر (VLS) است .مکانیسم آینه تلسکوپ به ما این امکان را می دهد که به هر نقطه از صفحه خورشیدی اشاره کنیم، که با ابزارهای تاج شناسی CUSP و VIRCOR همپوشانی ایجاد می کند.
اپتیک های قطبش انتقالی بین شکاف ورودی و توری قرار می گیرند. طراحی واحد پلاریزه شامل یک صفحه کند کننده در حال چرخش و یک مجموعه دوتایی از صفحات زاویه دار، با زاویه عمود بر صفحه مشبک است کیفیت تصویر خوب را می توان بیش از 360 اینچ در امتداد شکاف به دست آورد. SUSP یک حالت مشاهده پلاریمتری (POL) و یک حالت مشاهده غیرقطبی (N-P) خواهد داشت.
5-ابزار ChroME
ChroME نقشه های میدان مغناطیسی خورشید برداری کروموسفر و فتوسفر را با استفاده از اندازه گیری های طیفی-قطبی ارائه می کند. عمل ترکیبی پلاریزاسیون سطح اتمی و اثرات هانل و زیمن به ما امکان می دهد جهت و قدرت میدان مغناطیسی خورشید را بازیابی کنیم. طراحی مفهومی ChroME در شکل نشان داده شده است.
تلسکوپ با دیافراگم 25 سانتی متری از یک آینه فعال برای تثبیت تصویر داخلی و فوکوس مجدد استفاده می کند. واحد قطب سنج قبل از هر عنصر نوری قرار دارد تا قطبیت را به کوچک نمایی کند.واحد تقسیم گر پرتو قطبی هم بعد از واحد قطب سنج قرار دارد که به عنوان آنالیزر واحد قطب سنج عمل میکند و در همان زمان نور را به حسگر ردیاب ارتباطی میرساند. یک فیلتر برای ثابت نگه داشتن وضوح طیفی 50 میلی آمپر در 279 نانومتر نصب شده است.
بعد از فیلتر، سیستم توزیع نور قرار دارد که نور را به طیف های 279 نانومتری Mg II و 525 نانومتری Fe I تفکیک و به کانالهای کروموسفر و فوتوسفر توزیع میکند. کانال فتوسفر برای استفاده از خط Fe I در طول موج 525 نانومتر طراحی شده است و مجهز به یک پیش فیلتر گسترده است. کانال کرومسفر هم از همان فیلتر کانال فتوسفر استفاده می کند و برای استفاده از خط Mg II در طول موج 279 نانومتر طراحی شده است.
هرکدام از کنال ها با آشکارساز مخصوص خود طیف ها را آشکارسازی و به واحد الکترونیک میفرستند تا داده ها را استخراج و در اختیار واحد پردازش داده قرار دهد.اگر اندازه گیری همزمان بردار میدان مغناطیسی خورشید در کروموسفر و فتوسفر در عرض 30 ثانیه کامل بدست آید، ChroME بهترین عمکرد را داشته است.