NASA第一台大视场软X射线相机为宇宙观测带来了取之不竭的礼物，这台相机于2012年底亮相，装备现有最尖端的聚焦科技。
最近，NASA选择了一款小型化的X射线相机来进行一项“立方星”（译注：立方星是国际上广泛用于航天科学研究与教育的一种微纳卫星，具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点，通过组网形成星座，可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测）任务，任务的目的是研究地球磁场极尖区，即地球磁茧（magnetic cocoon; 译注：此处“磁茧”是形象的说法，该结构的学名是“磁层”“magnetosphere”）中地球两极附近磁场线下倾深入地面的区域。这个立方星将要通过软X射线相机监测极尖区，探测以十万英里每小时的速度从太阳持续发射的的太阳粒子——太阳风，与地球最上层大气中的原子以及行星际空间的中性气体撞击时产生电荷交换时发射的X射线。
图：小型化的立方星有效载荷，可用于广角软X射线行星相机以及尖端极尖区等离子成像探测器，它能传回关于电荷交换这一物理现象的数据。
图中面包状的仪器就是最新型的磁鞘传输质量重分布观测器（Sheath Transport Observer for the Redistribution of Mass），简称STORM。受到NASA太阳物理学技术与科学仪器发展（HTIDeS）计划资助，一款更新版的仪器正在研发中，将被投入用于广角软X射线行星相机以及极尖区等离子成像探测器（Wide Angle Soft x-ray Planetary camera and the Cusp Plasma Imaging Detector），简称 WASP/CuPID任务。这个项目有望于2019年启动。
从STORM到WASP/CuPID
三年前，一个由三位NASA科学家组成的小组在马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心证明，如果在黑雁四号探空火箭上搭载STORM，他们研究电荷交换的科学理念将变得可行。重离子在太阳风中窃取中性粒子的电子时，电荷交换就发生了——这次电荷交换能让重离子进入一个短暂的活性状态。当它们恢复稳定状态时，会发射出软X射线。
当重离子窃取了电子后，中性粒子就带电了。如此一来，太阳风就能把这些中性粒子裹挟带走。这可能就是火星大气层消失的原因之一。
这三位科学家小型化STORM并且争取让这个立方星升空的决定带来了如此珍贵的数据结果。现在，2015年12月升空的黑雁四号探空火箭已被证实搭载了体积减小到一半的STORM和CuPID/WASP设备，在HTIDeS的资金支持下，这个设备将被进一步完善。最终，它将装备上独立的航空电子系统。
图：WASP/CuPID有效载荷（火箭前方）被装入2015年12月升空的黑雁四号探空火箭，仪器送回的数据将受到三位科学家的共同研究。
“事实上，这还真是出乎意料，” 行星科学家米歇尔?科利耶（Michael Collier）说道，他与太阳物理学家大卫?斯贝克（David Sibeck）、天体物理学家斯科特?波特（Scott Porter）共同研发了这款仪器的各种版本， “这个成像器能应用在很多不同的领域和平台中，我们觉得我们能继续简化缩小它，搭载进立方星，而它还能保持现有的功能。”
波士顿大学教授布莱恩?沃尔什（Brian Walsh），前戈达尔博士后学生，被任命为这个任务的主要研究者。
对三个科学方向的益处
如同它的前身STORM一样，CuPID/WASP采用了我们所说的龙虾眼光学技术，在一块厚的曲板表面上覆盖着细小的导管。X射线从各个角度进入导管，通过反射聚焦，为仪器提供了一个更广阔的视场，这也是在全球范围内对软X射线辐射成像所必须的。
“由于CuPID/WASP会小于STORM，因此它搜集数据的区域也会有所减小。即使如此，所得到的数据对科学家也足够了。”波特如此说道。
20世纪中期，科学家就观测到了行星、卫星、彗星、行星际空间、可能的超新星遗迹还有银晕都会在电荷交换后发射X射线。
行星科学家也曾观测到来自金星和火星外层大气产生的X射线，这让人们怀疑这种电荷交换现象是否是火星的大气消失的原因。太阳物理学家在研究太阳射线和磁场如何影响近地空间时也曾检测到地球磁层外边界（保护地球免于危险的太阳风暴的磁外罩）的软X射线。天体物理学家同样在对软X射线灵敏的X射线天文台收集到的数据中检测到软X射线的存在——不过是以未预料到的噪声的形式。
因此，行星科学家和太阳物理学家因为科学原因需要测量这些射线，而天体物理学家希望从收集到的数据里移除它们这些噪声。
这台仪器自2012年投入工作，随后被小型化直至能够装入立方星，一支欧洲队伍已经开始考虑研发一台像STORM的设备用于太阳风磁层电离层链接探测器（Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer），简称SMILE。
“大家都想着手研究这些数据，即便是基于不同的科研目的。”科利尔说，“这个任务跨越三个不同的学科，这在宇宙科学研究中是很罕见的。”(校核：Yuk-Ming)
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原标题：带来取之不竭的礼物：NASA第一台大视场软X射线相机-搜狐科技
关键词：视场,取之
