美國太空總署機載科學計劃駕駛兩架經過改裝的 WB-57F 飛機,完成了經典的劍耕犁鏵行動將迎接月影當它衝過時美國本土 8 月 21 日星期一肩負著一項大膽的科學使命。
西南研究所(SwRI) 計畫首席研究員阿米爾·卡斯皮(Amir Caspi) 告訴《今日宇宙》:「我們將用兩架飛機觀測日全食,每架飛機都攜帶紅外線和可見光攝影機,拍攝高清影片。 」
「這些將是迄今為止同類中最高品質的觀測,旨在尋找日冕中的快速動態運動。」
日全食為研究人員提供了研究日冕的獨特機會——只有在全食期間才能看到的太陽外層大氣的幽靈般的光芒。
美國太空總署計劃在日食期間進行一系列實驗,包括攔截計劃伊利諾州卡本代爾上空最大日全食點附近使用兩架飛機拍攝的影子。
WB-57F 飛機從德克薩斯州休斯頓附近的艾靈頓機場起飛,由 NASA 約翰遜航天中心運營,是 WB-57F 飛機唯一剩下的運營商。
飛機在 50,000 英尺(15.2 公里)的高度飛行,將攔截 70 英里(112 公里)寬的月球陰影。影子將以每小時 1,400 英里(2,253 公里)的速度移動,是音速的兩倍,而 WB-57F 飛機的最高速度為每小時 470 英里(756 公里)。
此次飛行將使兩架飛機之間的總時長從地面上的 2 分 40 秒延長至約 8 分鐘。
兩架經過改裝的WB-57F 堪培拉戰術轟炸機將使用DyNAMITE(陸地環境晝夜機載動態影像)來追蹤日食,這是兩台串聯萬向節安裝的8.7 吋(22 公分)成像儀,一台用於可見光,一台用於紅外線。它們位於飛機機頭,每秒拍攝 30 張。
該系統最初設計於大約十年前,用於在 2003 年美國太空梭重返大氣層時追擊美國太空梭哥倫比亞災難,有時還提供了 SpaceX Falcon-9 Stage 1 在重返大氣層期間的精彩鏡頭。
WB-57F 機頭上的新型 DyNAMITE 系統。圖片來源:NASA/阿米爾卡斯皮
日冕大約和滿月一樣明亮,研究小組計劃製作一張精確的日冕“地圖”,以了解日冕如何與太陽光球層和色球層相互作用。特別令人感興趣的是了解波浪能和“奈米耀斑”如何加熱日冕。
卡斯皮告訴《今日宇宙》:「我們希望了解是什麼讓日冕如此炎熱,其溫度達到100 到200 萬攝氏度,在某些地區甚至達到400 到1000 萬攝氏度,遠比下面的光球層要熱。
“是什麼讓它在結構上保持井井有條?為什麼我們沒有看到混亂不堪的情況?”
作為次要目標,團隊也將對這顆行星進行觀測日全食前後 30 分鐘的紅外線,位於日食期間太陽以東 11 度。水星永遠不會偏離太陽太遠,這使得它成為從地球上看到的紅外線研究的一個困難目標。
當然,所有這一切都必須在全食之前的短短幾分鐘內發生。每架飛機都將以具有挑戰性的長距離精確編隊在月球陰影的兩端飛行。
WB-57F 飛機也將參與第三個目標,在日食期間尋找太陽附近的火神小行星。
儘管 19 世紀關於水星間微小世界擾動水星軌道的想法已被愛因斯坦的理論拋棄到天文學史的垃圾箱裡。,在太陽附近仍有未被發現的被稱為「火神星」的小行星存在。
2002 年,美國太空總署 (NASA) 乘坐改裝的 F-18 大黃蜂飛機對太陽附近的暮光領域進行了觀測,尋找火山類行星,但一無所獲。
全食期間水星與太陽的對比。圖片來源:Stellarium
日食追逐者蘭登·科特·諾爾 (Landon Curt Noll) 在一次比賽中指出2015年接受《今日宇宙》採訪NASA 的太陽日光層觀測站 SOHO 任務幾乎排除了太陽附近亮度超過+8 星等的天體,即直徑 60 公里或更大的小行星。
諾爾告訴《今日宇宙》:“我們的搜尋範圍已達到 +13.5 等。” “假設這些天體在火神帶(距太陽 0.08 至 0.18 個天文單位)的反射率上與‘水星相似’,搜索過程中一直在尋找直徑小至 2 至 6 公里的天體,但未能找到。”
NASA 的水星信使進行了類似的在前往最內層行星的途中進行搜索。
在 2006 年利比亞上空日全食期間,諾爾用專門的近紅外線望遠鏡設備搜尋了日食附近的天空。下個月,他計劃在懷俄明州傑克遜霍爾附近的一個地點繼續他的探索。
期待已久的 8 月 21 日日全食開始於世界時間 (UT) 17:16 / 太平洋夏令時 (PDT) 上午 10:16,此時月球的黑暗內陰影或本影沿著俄勒岡州降落太平洋沿岸。
從那裡開始,70 英里(112 公里)寬的陰影將向東飛馳,掠過14 個州(僅略過愛荷華州和蒙大拿州),然後在92 分鐘後離開陸地飛越南卡羅來納州的大西洋海岸。沿途觀眾將目睹最長 2 分 40 秒的全程,以伊利諾伊州卡本代爾附近的地點為中心。
預計將有數百萬人前往日食路徑朝聖,而北美其他地區以及南美洲北部、西非、歐洲和東北亞地區的人們將看到不同程度的日偏食。
這是美國長期「日全食乾旱」的結束,標誌著自1979年2月26日以來日全食首次觸及美國本土(1991年7月11日日全食穿過夏威夷)。上一次從東岸到西岸橫跨美國的日全食發生在 1918 年 6 月 8 日。
美國太空總署在機載天文學活動方面有著悠久的歷史。諾爾指出,美國太空總署位於阿姆斯壯研究中心的平流層紅外線天文觀測站(SOFIA)飛行觀測站將為全食期間的火神星狩獵提供一個理想的平台。
看著索菲亞的航班時刻表不過,透露並沒有計劃在8月21日進行這樣的追逐。 SOFIA 的前身是美國空軍 C-141 Starlifter 中內建的柯伊伯天文台,發現了光環1977年的一次恆星掩星期間。
卡斯皮告訴《今日宇宙》:“這是 DyNAMITE 和 NASA WB-57F 平台首次用於天文學。” “這展示了該平台未來可能進行觀測的潛力。”
DyNAMITE/WB-57B 活動也將成為NASA 電視網直播在日食當天。
機載日全食追逐這一切可以追溯到 1887 年 8 月 19 日,當時德米特里·門捷列夫(元素週期表的他)從高處觀察到了全食。有一段很棒的老視頻,講述了 1925 年使用洛杉磯號飛艇追逐日全食的過程:
1973 年 6 月 30 日,一支團隊還乘坐超音速協和式飛機在北非追蹤日全食:
今天,您甚至可以預訂門票,在高處體驗日食追逐。阿拉斯加航空計劃試圖複製2016年的成功,並將在下個月與少數幸運的觀察者一起再次追逐整體。