下个月，美国宇航局的帕克太阳探测器将从卡纳维拉尔角升空，前往与太阳的会合点。船上将是ʘ,乐器套件由普林斯顿大学的大卫·麦科马斯带领测量高能粒子从太阳的日冕和太阳风。
麦科马斯、天体物理学教授科学和副总统的普林斯顿等离子体物理实验室的首席研究员ʘ是使命。太阳的综合科学调查使用太阳的象征(ʘ)的首字母缩写,这是明显的像埃及女神伊西斯在阿拉伯语:“EEE-sys。“通过测量电子,质子和离子,是ʘ将使研究人员理解粒子的生命周期——他们产生,他们是如何加速,以及他们如何通过星际空间从太阳搬出去。
帕克太阳探测器的发射窗口在8月11日至19日之间，它的设计目标是反复潜入太阳系最深处，在那里，太阳的百万度大气层或日冕开始向外扩张，产生超音速太阳风。在它最接近太阳的时候，它将离太阳表面不到400万英里，在太阳的大气层中，原地测量和采样粒子。
它将离太阳足够近，可以看到太阳风从亚音速加速到超音速，它还将飞越最高能量太阳粒子的诞生地。此外，帕克太阳能探测器将以每小时43万英里的速度成为有史以来最快的人造物体。这个速度足够在半秒内从普林斯顿到纽约。
“这是一个超级令人兴奋的任务，”McComas说。“几乎每个人都见过日食，或者至少是日食的照片，当太阳被月球挡住时，你会看到太阳周围毛茸茸的东西——那就是日冕。我们的飞船将在日冕中飞行，非常接近日冕，一次又一次地飞行，这样你就可以对不同的太阳风环境进行采样。太阳是高度可变的，所以太阳风可以非常快，也可以非常慢，有短暂的太阳粒子事件，也有更稳定的通量，所以有很多很多的重新访问对科学来说是非常棒的。”
EPI-Lo是两种乐器组成ʘ,乐器套件在NASA的帕克太阳探测器,将通过接近太阳比人类历史上任何任务。ʘ是将数十名经过太阳的发现大气,或电晕,EPI-Lo 80小开口将测量光谱的低能粒子从太阳流。
测量的是ʘ工具将允许麦科马斯”的研究团队探索高能粒子动力学,包括它们的起源,他们的加速度由冲击波冲击、太阳大气湍流及其运输从日冕日球层,阔绰的太阳系周围的地区。
这两个是ʘ高能粒子仪器测量低(EPI-Lo)和高(EPI-Hi)能量粒子。EPI-Lo有80个微小的开口，这些开口对近一个完整的半球进行采样，测量大约20 keV/核子的离子和离子组成——15 MeV的总能量，以及大约25-1000 keV的电子。McComas说:“从根本上说，能够在半空中瞬间观察到这样的粒子，这是前所未有的。”
他说:“这不是一艘旋转的宇宙飞船，所以很难看到很大的视野。”“你无法准确预测粒子将从哪里进来。我们想要测量不同强度、不同方向的粒子分布。”
EPI-Lo测量电子和离子的光谱，识别碳、氧、氖、镁、硅、铁和氦的两个同位素，氦-3和氦-4。区分氦同位素将有助于确定导致粒子加速的几种理论机制中的哪一种。
在遇到固态探测器之前，一个离子通过80个硬币大小的开口中的一个进入EPI-Lo，然后通过两个碳聚酰亚胺铝箔。当受到冲击时，箔片会产生电子，这些电子由微通道板测量。传感器可以利用离子对探测器的冲击所留下的能量以及离子通过传感器所需要的时间来识别粒子的种类。
EPI-Hi结合了三个由多层探测器组成的粒子传感器来测量1 – 200mev /核子的离子和0.5 – 6mev的电子。它使用一系列超薄硅片来探测粒子的轨迹及其种类。在探测器最接近太阳的地方，EPI-Hi将能够每秒探测到多达10万个粒子。
McComas说，这些高能粒子的移动速度快得令人难以置信。它们比卫星要快得多，卫星将以每小时50万英里的速度在太空中飞驰。考虑到高能粒子的速度有多快，“我们实际上是静止不动的，”他说。计算和测量太阳能量粒子，与其说是捡起鹅卵石，不如说是在飓风吹过时采集雨水，或者在龙卷风刮过时测量灰尘。
EPI-Hi,其他仪器是ʘ,结合三个粒子传感器来检测轨迹和来自太阳的高能粒子喷射的物种。在离太阳最近的时候，EPI-Hi每秒可以探测到多达10万个粒子。
McComas说，EPI-Hi是从一个经过验证的真实设计发展而来的，EPI-Lo甚至更具创新性。
“这是一个非常有趣的平衡行为，”他说。“新设计有一些风险，但你绝对不能在太空中失败。它不像其他任何地方。你不能去修复它，所以它必须正确工作，你必须有非常严格的系统工程——但如果你在设计、开发和测量中不承担一定程度的风险，你就不能推动科学的前沿。”
是ʘ也旨在揭示未知的内日球层的特点,从太阳的日冕延伸至水星的轨道。是ʘ仪器将不断观察当太阳的宇宙飞船在2300万英里(0.25 AU)数据收集率高。当它离太阳较远时，它将尽可能以低速率的科学模式工作，尽可能完整地捕捉太阳高能粒子环境的记录，并为离太阳较近的测量提供校准和连续性。
在一起,是ʘ是“独特的观察将使科学家能够发现,理清和理解的重要控制高能粒子物理过程在我们的日球层,最里面的地区第一次。
McComas说:“我们对这些高能粒子的许多不了解都与我们离源如此之远有关。”“对我们来说，很难把效应从源头、加速度和传输过程中分离出来。他描述了1980年由位于地球和太阳中间的Helios-1号宇宙飞船观测到的一场太阳风暴，探测到五种不同的电子和氦离子爆发，而另一种靠近地球的仪器只探测到一种粒子事件。
“理解高能粒子是非常重要的，不仅在科学上，而且因为它们影响太空天气，可以影响GPS、电信和各种实际的东西，”McComas说。“它们可以摧毁轨道上航天器的功能。它们还导致了北极光，这是美丽的，但当它们在航天器上下雨时，就不那么好了。”
通过理清复杂问题的起源,加速度和运输的太阳高能粒子,是ʘ将“帮助我们更明智地看着地球附近的高能粒子数据测量和解释是什么意思回到太阳,粒子是如何,以及如何处理它们作为空间天气的一部分,”麦科马斯说。“这是一个非常关键的任务。”