追踪太阳层等离子体的起源和能量

太阳风拾音器离子组成能谱仪（SPICES）

SPICES是一种新的传感器，它将帮助科学家发现物质的来源以及在整个太阳系中是如何被激发的

想象一下，你有一个秘密解码环，你可以用它来破译一条秘密消息，其中包含关于你周围事物的重要线索：它们来自哪里，为什么在那里，以及它们将来会变成什么样子。现在想象一下，这个秘密解码环实际上是一个可以在太空飞行的传感器，用来揭开太阳系物质的秘密。这一物质起源于何处，它是如何被激发的，它如何影响地球上的人类和太空旅行？SPICES就像太阳系中等离子体（由带电粒子组成的气体）的解码环。它有潜力揭示有关太阳如何与行星及其大气层相互作用和行为的重要信息，以及太阳系如何受到其自身在星际空间中运动的影响。 

宇宙主要由氢构成，但构成生命的元素以及行星、彗星和许多其他天体都比氢重。事实上，这些较重的元素虽然不那么丰富，但可以成为理解宇宙中无数过程如何运作的关键。在我们的太阳系中，这些“重元素”——当它们带电时被称为“重离子”——可以帮助我们追踪行星、彗星、太阳和太阳大气中等离子体的起源，甚至到了星际空间。 

重离子是描述太阳系如何支持和维持生命的谜团中的一个重要部分。它们也在引起太阳风暴的太阳大喷发中发挥作用。例如，发射大量X射线的太阳耀斑主要是由于太阳上重离子的激发。能够预测和准备太阳风暴对于保障人类和机器人在太空任务中的安全至关重要。SPICES将使我们能够更好地了解这些太阳风暴是如何形成的，它将为科学家提供有关太阳喷发如何发生以及如何加速等离子体的信息。有了这些信息，科学家可以更好地预测太阳风暴的严重程度和时间

SPICES被设计用于测量在太空中吹过的带电粒子流（也称为风）的化学组成。SPICES将测量太阳风——太阳风，包括最严重的太阳风暴产生的风。它还将测量从星际空间吹入太阳系并在遇到太阳时带电的中性风，以及从行星表面和行星大气层吹出的风。测量这些粒子流的化学成分可以帮助我们了解太阳系是如何形成的，它今天的行为，以及它未来的行为。 

SPICES经过优化，可以检测不太常见的重离子，如低电荷离子和同位素，而目前的星载传感器无法很好地测量这些重离子。SPICES的设计采用了一种新颖且最先进的方法来提高入射离子的能量，从而可以更清楚地识别其指纹，从而可以准确测量这些稀有物种的丰度和变异性。其中一些稀有物种只在太阳风暴中发现，并能改变这些风暴与地球空间环境的相互作用。 

但提高这些进入离子的能量是一项挑战；它必须安全地进行，而不会将SPICES电子设备或其他仪器置于危险之中，也不会过度加热传感器。SPICES上用于提高离子能量的方法是基于传统方法的，但新设计可以通过逐级提高能量以达到所需的最大水平，从而使离子能量比以前的空间传感器提高60%。该设计还包括一个保护泡，以保护电子和其他机载系统免受SPICES产生的高能离子的影响。SPICES将很快准备好执行即将到来的任务，研究太阳的全球行为、行星大气、监测太空天气，或飞往太阳系边缘进入星际空间。 

密歇根大学空间物理研究实验室的工程师正在德克萨斯州西南研究所的帮助下应对这一工程挑战。该传感器的最初设计是密歇根大学科学家合作的结果，其中包括天基离子质谱仪先驱之一的乔治·格洛克勒博士；苏珊·莱普里教授；杰森·吉尔伯特博士；吉姆·雷恩斯副教授。 

密歇根大学Susan Lepri教授

太阳物理战略技术办公室（HESTO）