摘要：太阳极地轨道观测站任务将于2029年发射，首次实现对太阳南北两极的直接观测，这一突破性任务有望解决困扰科学家数十年的太阳磁循环、快速太阳风起源以及太空天气预报等关键问题。

信息来源：https://scitechdaily.com/the-suns-poles-hold-the-key-to-its-three-greatest-mysteries/

太阳极地轨道观测站任务将于2029年发射，首次实现对太阳南北两极的直接观测，这一突破性任务有望解决困扰科学家数十年的太阳磁循环、快速太阳风起源以及太空天气预报等关键问题。

长期以来，太阳的极地区域一直是太阳物理学研究中的"盲点"。由于地球和大部分探测器都位于黄道面内，科学家对太阳南北两极附近发生的物理过程知之甚少。然而，这些看似平静的区域实际上掌握着理解太阳基本行为的关键线索，它们的磁场动态直接影响着整个太阳系的空间环境。

中国科学院牵头的太阳极地轨道观测站任务将通过木星重力辅助技术，使探测器脱离传统的黄道面轨道，达到倾角高达75度的极地轨道。在为期15年的任务期间，该探测器将反复飞越太阳两极，为科学家提供前所未有的观测视角。

破解太阳发电机之谜

太阳磁循环的运行机制是太阳物理学中最基本也最复杂的问题之一。每隔约11年，太阳的磁极就会发生反转，南北极的磁极性完全调换。这一过程不仅控制着太阳黑子的数量变化，也直接影响着地球附近的空间天气环境。

传统理论认为，太阳的全球磁场是通过发电机过程产生的，这一过程涉及太阳的差异自转和经向环流。然而，数十年来的日震学研究却揭示了对流层深处流动模式的相互矛盾结果。一些研究甚至表明对流层底部存在极地流，这对经典发电机模型提出了根本性挑战。

SPO任务携带的磁场和日震成像仪将首次直接观测极地地区的磁场结构和等离子体运动，为完善或重新构建太阳发电机理论提供关键证据。这些观测数据将帮助科学家理解极地磁场如何参与全球太阳发电机过程，以及它们如何为下一个太阳周期奠定基础。

快速太阳风的起源追踪

太阳的极地区域长期以来一直隐藏在我们地球的视角中，是太阳物理学的一个关键前沿，蕴藏着太阳磁周期和快速太阳风起源的秘密。即将到来的任务旨在实现前所未有的极地轨道，有望最终揭示这些未知领域并改变我们预测太空天气的能力。图片来源：北京大学的侯振勇和王嘉生提供。北京中科期刊出版有限公司

快速太阳风是从太阳发出的超音速带电粒子流，主要起源于极地地区的巨大日冕洞。这种高速粒子流不仅主导着行星际空间的物理环境，也直接影响着地球磁层和大气层的稳定性。

尽管科学家已经确认快速太阳风与极地日冕洞的关联，但关于其具体产生机制的争论仍在继续。风暴是来自日冕洞内密集的羽流结构，还是来自它们之间密度较低的区域？波动驱动过程、磁重联现象，或是两者的某种结合导致了等离子体的加速？

SPO任务的极紫外望远镜和X射线成像望远镜将提供极地日冕的高分辨率图像，而原位粒子探测器则会直接测量太阳风的物理参数。通过将遥感观测与就地测量相结合，科学家将能够追踪快速太阳风从日冕到行星际空间的完整演化过程。

太空天气预报的革命

太空天气事件，特别是大型太阳耀斑和日冕物质抛射，对现代技术社会构成严重威胁。这些事件可能导致卫星故障、通信中断、导航系统失效，甚至影响地面电力网络的正常运行。

目前的太空天气预报主要依赖于黄道面内的观测数据，这种有限的视角使得科学家难以准确跟踪磁结构和等离子体流的全球演化。SPO任务将从黄道面外的独特位置俯瞰日冕物质抛射在太阳系中的传播过程，为建立三维太空天气预报模型提供关键数据。

任务携带的可见光日冕仪和甚大角日冕仪能够跟踪日冕物质抛射从太阳表面延伸至45个太阳半径的传播过程，这一观测范围几乎覆盖了从太阳到地球轨道距离的一半。结合其他太阳观测任务的数据，SPO将帮助建立人类历史上首个近乎全球4π覆盖的太阳监测网络。

国际合作的新高度

SPO任务并非孤立运行，而是将与包括STEREO、太阳动力学观测站、太阳轨道飞行器、先进天基太阳观测站等在内的国际太阳观测舰队协同工作。这种多任务协作模式将为太阳物理学研究开创新的纪元。

任务的技术路线同样体现了国际合作的重要性。通过木星重力辅助技术，SPO将在经过多次地球飞越和与木星的精确相遇后，最终进入倾角高达75度的极地轨道。在扩展任务期间，探测器甚至可能达到80度的极高倾角，提供有史以来最直接的太阳两极观测视角。

这一任务的成功实施将标志着人类对太阳认知的重大飞跃。从1990年尤利西斯号任务首次离开黄道面，到欧洲太阳轨道飞行器逐步提升轨道倾角，再到即将到来的SPO任务实现真正的极地观测，人类正逐步揭开太阳最后的神秘面纱。

SPO任务的影响远超学术研究范畴。对太阳发电机机制的深入理解将改善太阳周期预测能力，对快速太阳风的洞察将增强日球层环境建模水平，而更精确的太空天气监测则直接关系到现代社会的技术安全。随着2029年发射日期的临近，这一雄心勃勃的任务即将为人类开启太阳研究的新篇章。

来源：人工智能学家