为星星而奋斗

克雷格·德福里斯特89年领导美国宇航局的PUNCH任务，对太空中一个未被威博体育探索的区域进行三维观测：太阳及其大气。

散个步。你周围的一切——照进来的光线、路旁的树木、灌木丛中盛开的花朵——都是太阳造就的。它是我们所知道的唯一一颗可以种植粮食的恒星，也是唯一一颗我们能在天空中清晰看到的恒星。我们围绕太阳生活；我们绕着太阳工作；每当我们再次绕太阳旋转时，我们都会庆祝。但我们大多数人很少去想它。

另一方面，1989年的克雷格·德福里斯特（Craig DeForest）花了大半生的时间思考这个问题。他说：“我们周围自然世界的所有丰富性和诗意，都是由每天头顶上这个非常奇怪的系统驱动的。”很快，作为NASA统一日冕和日球层的偏振计（PUNCH）任务的首席研究员，他将有机会看到他一直在研究的东西的高质量图像：太阳及其环境，即日球层。

PUNCH是美国宇航局的小型威博体育探索任务之一，该计划允许科学家进行高度集中的太空调查。克雷格的任务是将四颗手提箱大小的卫星送入近地轨道，以产生深视场、连续的日球层三维图像。具体来说，科学家们想更好地了解太阳日冕的质量和能量是如何变成太阳风的。日冕是太阳大气层的最外层，如果你看过日食，你就会看到。

太阳风由质子和电子组成，处于等离子体状态，从太阳向外膨胀。它影响太阳系中的一切，包括地球，它是北极光的原因，也是扰乱我们电网和卫星的太空天气的原因。PUNCH任务是第一次在太空中连续跟踪这种现象，希望更好地了解太阳风、太阳及其对人类的影响。

公众通常更关注将宇航员送上月球的太空任务。但克雷格说，我们不能亲自去太阳的事实并不会使它变得不有趣或不重要。“我们被冥王星轨道大小的巨大气泡包围着，它保护我们免受银河系中正在发生的事情的影响。那是我们在宇宙中的邻居。它比你走过的街区要大得多，你知道，去7- 11之类的地方。”“但它仍然是我们的社区。理解其中发生了什么很重要，对吧？”

PUNCH建立在之前的任务，太阳质量喷射成像仪（SMEI）和太阳地球关系观测站（STEREO），这证明了PUNCH将完成的那种宽视场成像是可行的。

该任务的科学家们有许多目标。他们想更好地了解太阳风，特别是它是如何流动的，日冕在哪里结束，太阳风在哪里开始，更多地了解太阳风与日冕分离的自然动态边界，称为阿尔夫萨芬区。但他们也想追踪和分析太阳风中存在的瞬态结构。

为了更好地了解这些结构，PUNCH将以3d形式跟踪整个太阳系的日冕物质抛射（cme）；提供第一个旋转相互作用区域（CIRs）的常规图像；并以前所未有的细节捕捉到日球层中冲击波的形成和演变。日冕物质抛射是指大量高度磁化的等离子体云从日冕喷发到太空中，这可能会对地球造成无线电和磁场干扰。另一方面，CIRs是具有增强密度和磁场强度的大尺度空间区域。这些结构随着太阳的自转扫过太阳，通常每28天出现一次。和日冕物质抛射一样，CIRs也会造成影响地球的太空天气。但是，尽管日冕物质抛射会产生更强的磁暴，但CIRs引发磁暴的频率更高。最后的结构，冲击，是太阳风中突然而剧烈的变化，可能是由太阳风暴和CIRs引起的。这些事件有时会危及太空中的宇航员，干扰通信，并在地球上造成粒子辐射阵雨。

为了实现所有的目标，PUNCH将需要拍摄比银河系暗淡1000倍的物体。这就需要设计一个系统，它能阻挡足够的阳光来拍摄这些图像。然后，该团队将不得不分离天空中极其微弱的可见特征，以便看到太阳风。当每张图像被处理完毕后，其中99.5%的光线将被去除。“剩下的0.5%包含了我们关心的太阳风信号，”克雷格说。“这是一个真正的挑战。”

不过，克雷格已经准备好迎接这些障碍。他研究太阳、日冕和太阳风已有30多年。他的职业生涯包括在斯坦福大学获得博士学位，在那里他从事多光谱太阳望远镜阵列的研究；在戈达德太空飞行中心工作一段时间，帮助进行太阳和日光层观测任务中的迈克尔逊多普勒成像仪实验；他在西南研究所工作了25年，领导了许多地面和亚轨道仪器的开发工作。通过他的工作，克雷格开发了分析工具，使当今时代的日球层成像成为可能。

但作为一名科学家的另一个关键方面是沟通你获得的知识的能力，这是克雷格认真对待的。在成为PUNCH的首席研究员之前，他曾担任美国天文学会太阳物理部的新闻官，他把大部分时间都花在了向广大观众介绍科学概念上。因此，当克雷格收到PUNCH的资金时，他知道他想通过创建一个强大的外展计划来利用社会效益，扩大科学，技术，工程和数学的参与。克雷格解释说：“我们威博体育探索宇宙以获取知识，并与我们的同胞交流。”“如果我们缺乏与同胞交流的能力，如果我们忽视人文学科，那么我们就失去了分享知识和发现的金块的能力。”

PUNCH计划于2025年4月在加利福尼亚州圣巴巴拉县的范登堡太空部队基地发射。克雷格说，最重要的是，他很高兴终于看到了他研究了这么久的高质量图像。“有机会瞥见星际空间，”他说，“看到我们所认为的只是空旷的空间，是一个翻滚、翻腾、流动的物质洪流——这真的很了不起。”

标签：校友，气候，可持续发展，环境，研究