尤里西斯號

尤利西斯號探測器（Ulysses）是美國宇航局（NASA）與歐洲航天局（ESA）聯合研製的一顆太陽極區和恆星際環境探測器，以希臘神話中智勇雙全的奧德塞的拉丁文名字命名，目的是研究日球的性質，加深對太陽風、太陽極區以及行星際磁場等方面的了解。

基本介紹

• 中文名：尤里西斯號
• 外文名：Ulysses
• 屬於：美國宇航局
• 研究：日球的性質

簡介

尤里西斯號是一艘為了研究太陽極區而設計的探測器，因為在地球上看不到這些地方。探測器以羅馬神話中的英雄“尤里西斯”命名。尤里西斯號是歐洲空間局與美國合作的太陽極區和恆星際環境探測器。

1990年10月6日，尤里西斯號探測器從美國“發現”號太空梭艙內推出，之後，尤里西斯號探測器用它自身的三級火箭加速，向著繞地軌道飛走，背向太陽而去。這是人類第一次從三維立體角度探測太陽的南北極。

尤里西斯號

航行

尤里西斯號離開母機後，經16個月的航行，於1992年2月到達木星，利用它巨大的引力繞進一個軌道；然後沿垂直軌道航行兩年零3個月，於1994年5月25日到達太陽南緯70度上空，用4個月時間在南極上空飛行、考察，其中在1994年7月到達離太陽最高點，開始向北飛行；然後於1995年2月初，它在距太陽2.2億千米上空，從南向北跨越太陽赤道；1995年5月26日飛抵太陽北緯70度地區上空，也用4個月時間探測、考察北極地區，於1995年7月飛越北極最高點，9月再飛到北緯70度上空飛離北極區。這個奇特的運行軌道，實際上是利用引力跳板技術，讓探測器在太陽面前突然沿豎起90度的新軌道向太陽兩極飛去，它的總航程為30億千米，歷時5年。

尤里西斯號

任務

“尤里西斯”號的四大任務：一是太陽風和太陽磁場的三維結構情景；二是太陽的日冕、耀斑、電磁輻射的成因、變幻情景；三是太陽系星際空間、行星際氣體的空間分布情景；四是太陽極區宇宙塵、伽馬射線、宇宙射線、X射線、電漿，以及重力波脈衝等的成因和活動情景。通過這些研究，為愛因斯坦提出的廣義相對論所預示的重力波的存在找到證據。

地球磁層抵禦了一部分太陽風的干擾

設計

“尤里西斯”號總重為385千克，共有9台專用設備，包括測高、測速、測磁、測光等儀器，能探測伽馬射線、太陽風、太陽磁場、宇宙射線、紅外、紫外射線的測試儀，高清晰度攝像儀和信息轉送儀器等。尤里西斯號搭載的這9種科學儀器，在軌道上運行時持續進行著測量工作。這些測量有助於研究太陽風、行星際磁場、進入太陽系的宇宙。

太陽磁場

它是由一系列工作在日球層及更遠處多個不同位置的探測器組成的國際性“日球層網路”的一個重要成員。它與2006年10月發射的一對“日地關係觀測台”（STEREO）衛星進行的聯合測量工作在隨後數月要開展的觀測工作中屬於重中之重。

“尤利西斯”在太空中已進入第8個年頭，但衛星狀況仍很好。不過，為了對星上放射性同位素熱電發生器（RTG）逐步下降的功率輸出進行補償，衛星運行團隊必須設計出新的運行戰略，以使星上大部分科學儀器能在不耗用太多電力的條件下工作到此次延長期結束。

探測

探測過程

歐空局科學計畫委員會已一致批准讓大獲成功的“尤利西斯”探測器繼續工作到2009年3月。這次為期12個月的延壽是此項美國航空航天局/歐空局聯合探測任務第四次延長其壽命。該探測器的長期目標是對日球層進行四維（三維空間加時間）探測。

探測目標

尤利西斯號探測器目標之一是探測太陽的極區，

宇宙射線

尤里西斯號

其軌道與黃道面成幾乎垂直的傾角。為了到達這樣一條軌道上，探測器首先於1992年2月8日接近木星，藉助木星的引力調整到太陽極軌上，開始向太陽的高緯度地區飛行。1994年6月26日，尤利西斯號第一次接近太陽南極，並於同年9月13日到達太陽南緯最高點80.2度。1995年3月到達距離太陽1.93億公里的近日點，同年6月19日第一次通過太陽北極。1994年-1995年太陽正處於第22活動周期的寧靜期。1996年5月1日，尤利西斯號穿越了百武彗星的尾巴，分析了它的化學成分，發現其尾巴的長度至少有3.8天文單位。2000年11月27日，尤利西斯再次通過太陽南極地區，2001年9月到12月通過北極地區。當時太陽正處於第23活動周期的高峰時期，尤利西斯號對其進行了大量的觀測。2007年2月7日，尤利西斯號探測器第三次通過了太陽南極地區。 尤利西斯號探測器對太陽極區的冕洞進行了觀測，探測到了高緯度的輻射暴，這是先前人們未預料到的。此外，尤利西斯號沒有在兩極地區發現預想中的宇宙射線，給天文學家們提出了新的課題。此外，尤利西斯號還發現了太陽的南北極溫度略有不同的證據。

探測成就

2007年2月7日尤里西斯號探測器從太陽的南緯80度的上空飛掠過，尤里西斯號曾經在1994-95年和2000-01年飛略太陽的極區，目的是為了研究太陽極區的磁場特性等內容，以下是探測器的成就

1.有利的證明了太陽的磁極的南北極與太陽的南北極是顛倒的

2.發現了太陽磁極的冕洞，並且太陽風可以從冕洞散發出來

3.它證明了太陽的磁極有大量的太陽風粒子和宇宙射線產生

4.發現太陽南極有異常溫度

發現

太陽風傳播速度

太陽風指的是

地球磁層抵禦了一部分太陽風的干擾，但不是全部

從太陽大氣最外層的日冕向空間持續拋射出來的物質粒子流。太陽風的得名還和彗星有關。當人們通過先進的觀測手段發現彗星離太陽越近，彗發就越明顯，彗尾就越長，而且彗尾的方向總是背對著太陽的時候，就開始猜測，也許太陽會放射出一種類似於風的東西，對彗星產生影響。此後的1958年，美國人造衛星上的粒子探測器，探測到了太陽上有微粒流從日冕的冕洞中發出，因此美國科學家帕克將其形象的命名為太陽風。 日冕的溫度高達百萬度以上，因此日冕物質粒子的熱運動速度都非常快，脫離日冕而遠離太陽的高速離子即為太陽風。太陽風所造成的質量流失每年約有107 噸，但與太陽的總質量相較，仍微不足道。 太陽風的傳播速度約為450公里/秒，太陽探測船–尤里西斯號(ulysses)傳回來的數據顯示，由太陽極區流出來的太陽風之速度更可高達750公里/秒，而且極區太陽風的成份也略有不同。

太陽磁場逆轉

歐洲的尤里西斯號太陽觀測衛星偵測到奇妙的太陽磁場逆轉現象。雖然天文學家早已知道太陽磁極每十一年就會倒轉一次，但這還是第一次以太空船觀測到這種事件的發生。

太陽磁極每十一年，

太陽磁場

當太陽活動進入極大期時，便會發生反轉的現 象，而 2001 年正是太陽活動的極大期。當太陽磁極倒轉時，尤里西斯號正位於太陽南極的上空。 根據尤里西斯號磁力計主要研究員Andre Balogh表示，這個反轉的過程複雜而綿延。在過去幾個月里，太陽磁極不斷變換，即使如今，舊磁極仍然存在。新生成的太陽磁極區域，正逐漸移向太陽兩極，同時舊的磁極則漸漸減弱，最後終被新磁極取代，但這場拉鋸戰還要持續好幾個月。

地球上的天文台在去年底便已發現這個現象，但尤里西斯號的觀測位置比地球好得多，它在太陽極區上空更詳細地觀測到了舊磁極消失與新磁極出現的過程。其實地球位置對於觀測太陽高緯度並不合適，但天文學家還是根據地面天文台所觀測到的一些複雜現象推測出磁極正在反轉。徵兆之一是由於磁場爭戰而發生的一場太陽風暴，大多數太陽活動都發生在低緯度區域，但此時太陽極區的活動也明顯增加。

尤里西斯號計畫科學家 Richard Marsden 表示，高能量粒子要抵達高緯度區域必須穿越磁力線，顯示磁力線糾纏相當緊密，與太陽平靜期的磁場結構完全不同。

尤里西斯號於 1990 年發射，以與黃道傾斜大角度的軌道繞行太陽，已環繞太陽兩圈。現尤里西斯號正 離開太陽南極，五月將抵達近日點，2001年十月抵達太陽北極上空。

太陽系內銀河星塵量增加

自 1992 年起，

事實上，宇宙射線並不是呈如此規律的放射狀，而是雜亂無章地射向各個方向

尤里西斯號 (Ulysses) 太空船即不斷監測穿越太陽系太陽系的星塵，這些來自銀河系雲氣中的星塵以每秒 26 公里的速度運動，每個塵粒在與太陽的相對運動下得花二十年才能穿越太陽系。尤里西斯號的 DUST 實驗還發現，這些星塵的運動深受太陽磁場影響。 在 1990 年代時，太陽風將大部分的星塵阻隔在太陽系之外，但 2002 年的資料顯示，在太陽極大期過後，太陽磁場的阻隔作用明顯降低，尤其是在太陽磁極對調的溷亂之際，進入太陽系的星塵量增為太陽極大期的三倍之多。

這些星塵微粒很小，不到頭髮直徑的百分之一，對行星並無直接影響。但它們的運動速度很快，撞擊在彗星和小行星表面會在太陽系中產生更多的塵粒。根據高空飛機的測量，每天有四萬噸來自小行星與彗星的塵埃進入地球大氣層，銀河星塵數量升高，也將導致這個數字增加。

越陽”之旅

國外媒體2008年1月24日報導，尤利西斯號太空船完成了一次真正的“越陽”之旅——成功飛越了太陽北極。與其他的太空船不同的是，尤利西斯號能夠對太陽極地的太陽風進行取樣，在地球上是很難觀測到太陽極地的太陽風的。

尤利西斯號太空船1990年10月由太空梭“發現號”發射升空，是美國國家航空和宇宙航行局以及歐洲宇航局合作的研究項目。尤利塞斯號之前飛越過太陽兩極3次，分別是1994-1995年，2000-2001年和2007年。上周，研究太陽的物理學家宣布，新一輪的太陽周期開始了，這次飛躍極地很可能會帶一些新的信息，這將對研究太陽的活動周期有很大幫助。

研究尤里西斯號繞日項目的科學家阿瑞克波斯奈（Arik Posner）指出，“在這樣一個太陽活動周期新舊變更之際，我們能近距離觀測太陽的北極，這真是個極好的機會，我們以前從來沒有這樣做過。”

許多研究人員都表示確信太陽的兩極是太陽

尤里西斯號

一個11年周期活動的中心地帶。當太陽黑子衰退的時候，他們衰退的磁場會被巨大的等離子流推入兩極，這也使兩極成為了太陽黑子的“墓地”。舊磁場下沉到距極曲面兩百萬公里（124000英里）以下的地方，這裡是太陽內部的磁發動機，也是產生磁場的地方，這個磁發動機為未來的太陽周期不斷地增強磁場。美國宇航局噴氣推進實驗室尤利西斯號的項目科學家艾德史密斯指出，“正如地球兩極對我們研究地球的氣候變化很重要，太陽的兩極很可能對我們研究它的活動周期情況有著至關重要的作用。” 以前每一次觀測，太空船都會帶回了一些有趣信息或是一些難題。其中一個難題就是關於太陽兩極溫度的問題。在以往的太陽活動周期中，磁北極的溫度大約是八萬華氏度（多於四萬四千攝氏度），它比磁南極低8%。這次的太空飛船也許能幫忙解決這個難題，因為它在2007年2月剛去過磁南極，距這次僅不到一年的時間。研究團中的科學家可以在幾乎相同的條件下比對測量的南北極的溫度。

這次尤利西斯號繞日飛越，幾乎覆蓋了所有緯度，這是其它太空船所不能達到的，也因此尤利塞斯號成功觀測了整個太陽活動周期的極地太陽風，並且發現了這個太陽風的確有些不尋常。尤利西斯發現了兩極高速的太陽風：在太陽的兩極，太陽大氣以每小時一百萬英里的速度流入磁場的一個缺口中。波斯奈指出，“12年前，也是在太陽活動周期交替之際，極地太陽風溢流出，幾乎波及到了赤道，但是這次沒有，極地太陽風在緯度45度以內的地方受到了控制。”