中国天问一号任务观测到的太阳高能粒子事件

TW-1（灰点）、Mars（红点）、Earth（蓝点）、STA（紫点）、PSP（黄点）、SolO（绿点）2020年11月29日12:00 UT位置（一个）。黑色箭头表示与事件关联的活动区域的位置。由近地任务 (b) 和 TW-1/MEPA (c) 测量的每小时平均质子时间-强度剖面。垂直虚线表示耀斑的开始（2020 年 11 月 29 日 12:34 UT）。图片来源：天体物理学杂志快报（2022 年）。DOI: 10.3847/2041-8213/ac80f5

中国科学院近代物理研究所（IMP）及其合作者报告了中国天问一号（TW）搭载的火星高能粒子分析仪（MEPA）观测到的太阳高能粒子（SEP）事件-1）航天器。作为第一份基于 MEPA 的科学报告，该论文发表在《天体物理学杂志快报》上。

由IMP与兰州物理所联合研制的MEPA是我国首个旨在研究行星际及近火星空间辐射环境的科学载荷。它于2020年7月随TW-1飞船发射，开始探索任务。

2020 年 11 月 29 日，MEPA 在 1.39 天文单位观测到第 25 个太阳周期的第一次大型广泛 SEP 事件。SEP事件爆发时，TW-1和地球大致处于同一磁力线上，这意味着TW-1和近地航天器可以在数千万公里的距离内观测到太阳高能粒子，为研究高能粒子传播的影响提供了难得的机会。

研究太阳高能粒子的加速和传播机制在空间物理学中具有重要意义。一旦离开近地环境进入太空，没有地磁场保护的宇航员和航天器不可避免地会暴露在强烈的高能粒子辐射中。与通量长期稳定的银河宇宙射线不同，SEP 事件在任何太阳周期中都是零星的和不可预测的。它们的通量比背景宇宙射线高几个数量级，不仅对行星际和近地空间辐射环境影响很大，而且将对载人航天、深海等航天任务构成巨大威胁。宇宙探索。

在获得 MEPA 数据后，IMP 的研究人员对数据进行了评估，并确认 MEPA 处于良好的工作状态。他们利用自建的MEPA仿真软件，将仿真数据与返回的采样原始数据结果进行对比，得出不同类型入射粒子的MEPA几何因子。研究人员还确定了采样原始数据与观测到的MEPA在轨能谱之间的关系，并建立了一套MEPA数据分析方法，以保证MEPA科学探测数据的质量。

基于MEPA和近地卫星的质子通量数据，研究团队研究了SEP事件的加速和传播机制。该团队由来自澳门科技大学、中国地质大学、IMP、兰州物理研究所、中国科学技术大学、美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校和中国科学院国家空间科学中心的研究人员组成.

通过比较来自 MEPA 和近地航天器的质子通量数据，研究人员发现，与 TW-1 和近地航天器相关的磁力线与太阳表面的爆裂源区域和行星际冲击无关，这意味着TW-1 和近地航天器的观测是由于交叉场扩散。

同时，研究人员发现，两个位置的数据表现出相似的双幂律光谱特征，质子时间-强度剖面在 SEP 衰减阶段表现出典型的储层现象。他们认为双幂律谱最有可能在冲击加速度的源区产生，垂直扩散是解释该事件期间SEP储层现象的关键因素。他们还讨论了 SEP 峰强度的径向和行星际磁场路径长度依赖性。

SEP事件表明MEPA和近地卫星的观测数据具有很好的一致性。该成果为后续的近火星探测数据研究奠定了良好的基础，将有助于人们更好地了解火星上的辐射环境，规划深空探测任务。