版权：NASA
在20世纪80年代前期，太阳物理学家想要知道怎么维护宇航员以及地球周围的卫星免受暴烈的太阳风形成的潜在破坏性太空气候的影响，他们需求答案。
为了做到这一点，他们需求更好地了解地球周围不断改变的动态空间体系 - 包含丈量太阳风的特点，以及太阳不断开释的带电粒子。呼应这一召唤的是于25年前的1994年11月1日发动的“风”使命（Wind mission）。现在，Wind卫星的运转轨迹处于第一拉格朗日点L1处，这是太阳和地球之间的引力平衡点，使得航天器能够一向面向太阳。
艺术家制作的关于25年前，Wind航天器于1994年发射升空的景象。
版权：美国国家航空航天局戈达德太空飞翔中心
在曩昔的25年里，Wind卫星一向在研讨充溢行星间空间的带电粒子（即等离子体）的加热气体。这些观测使科学家们得以了解太阳风及其与近地环境的互相效果。Wind卫星搜集的数据有助于说明太阳风的特性、激烈的空间气候和星际空间，一起也对其他航天器持续近间隔研讨太阳供给协助。
到现在为止，Wind卫星的数据已被用于5000多份出版物，对近100个研讨生学位的取得供给了支撑。25年来，它一向在安稳地搜集数据，并且有满足的燃料能够在现在的轨迹上坚持到2074年。Wind卫星的科学效果是惊人的，以下是曩昔25年来最酷的效果：
1. 太阳射电
在其前期使命中，Wind卫星调到了太阳的无线电频率。经过监听，Wind卫星能够勘探到来自太阳的嗡嗡声，太阳在歌唱。经过追寻这一频率的细小改变，科学家能够长途观测太阳外表和挨近地球的太空气候。
2. 星际尘土
在前期的观测中，科学家们注意到Wind卫星的电场勘探器上发作了一些风趣的工作。数据中会时不时地呈现一个很大的峰值。终究，科学家们确认了这些峰值的来历：碰击航天器的超快速尘土粒子。当这些尘土颗粒碰击Wind卫星时发作细小的等离子体爆破，然后导致仪器上的电场峰值。这些粒子或许来自太阳系内部或外部，但由于太阳风的影响，大多数星际粒子被挡在外面。在太空中没有许多东西来对其进行勘探。到现在为止，Wind卫星现已丈量了超越10万个尘土粒子的碰击。科学家们可经过这些信息来确认这些尘土的来历，并更好地了解太阳影响之外的太空的特性。
3. 了解日冕物质抛射
Wind卫星在协助科学家们了解日冕物质抛射（coronal mass ejections， CMEs）方面起了很大的效果。Wind卫星的规划是被用于丈量CMEs经过期的磁场。日冕物质抛射是由太阳物质组成的巨大云团，从太阳喷射而出，使太阳磁场也随之发作改变。自20世纪80年代以来，科学家们现已提高了此项才能，能够根据Wind卫星在CME经过期观测到的内容，来判别哪些CMEs会撞上地球，而哪些会错失地球。这使得现在的空间气候科学家们能够制作出更准确的模型，使他们能够经过调查CME挨近地球时的样子来确认日冕物质将突击的方位。
4. 坚持到最后
25年曩昔了，Wind卫星使命仍旧还未完毕。Wind卫星有满足的燃料来坚持其轨迹运转及数据获取，直到2074年，又将是一个55年的科学研讨。但它怎么能在那里逗留这么久呢？首要，它处于自旋安稳轨迹。这在某种程度上预示着它像陀螺相同自转，使其得以在轨迹上坚持安稳。这也意味着Wind卫星不需求用许多燃料就能坚持在其方位上。此外，它也有受到了很好的维护，即高导电性，所以太阳风和其他与之发作互相效果的粒子对航天器而言都是无关紧要的。
5. 高确认性
最重要的是航天器工程，Wind卫星上的仪器被规划成三重冗余，这意味它有三个独立的等离子体密度丈量。有了这些冗余体系，就能够直接进行高度准确的数据剖析，这也意味着Wind卫星可拿来校准其他航天器上的仪器。Wind卫星将这些数据记录在两个磁带记录器（很像VHS或盒式磁带）里。Wind卫星将数据发回地球，只要在数据被顺畅接纳后，才会重写数据。
6. 一个完好的太阳活动周期
Wind卫星的寿数使其得以调查到22年的一个完好的太阳活动周期，在这个周期中，整个太阳磁场的极性翻转。也就是说，每个磁极从正极切换到负极或反之亦然，然后再次切换回来。Wind卫星长时间的高精度观测使科学家们能够在一个完好的太阳活动周期内对太阳风进行仅有的单源接连观测。
7. 磁重联
在绕行地球磁场的进程中，Wind卫星偶然地飞越了一个正在阅历磁重联（magnetic reconnection）进程的区域。当磁力线歪曲并终究开裂时，就会发作磁重联。在地球邻近，高能等离子体粒子束在地磁场的效果下飞向地球的南北极，这些带电粒子在地球上层大气中被激起。当Wind卫星丈量这样的一个进程时，科学家们发现了一些风趣的工作：这样的一个进程似乎是无磕碰的。也就是说，粒子不是像一滴水推进下一滴水发作电流那样连锁受磕碰力推进，而是受磁场引导而移动。这与预期不同。粒子倾向于互相反响，但在无磕碰冲击中，它们基本上疏忽了互相的存在。这一发现有助于解说为什么观测到的磁重联比从前根据磕碰重联所猜测的速度要快得多。
8. 等离子体不安稳性
虽然被称作太阳风，但其行为并非与地球上的风相同。跟着太阳风离太阳越来越远，其速度就越快，温度也越高 - 这与咱们在地球上所阅历的任何现象都不同。最近，Wind卫星的数据标明，太阳风中发作的一些工作能够解说这种奥妙的特点 - 离子回旋波。这有点拗口（英语中称作ion cyclotron waves），但离子回旋波仅仅一种电磁波，其电场以类似于波涛的节奏旋转，一起也在太阳风中传达。Wind卫星标明这些离子回旋波呈现在地球邻近的太阳风中。像帕克太阳勘探器（Parker Solar Probe）这样的使命有才能来检测这种波这是否解说了太阳的日冕加热问题。
NASA的使命持续运用法拉第杯（Faraday cups）来研讨太阳风，就像于1994年发射的Wind卫星的太阳风试验（Solar Wind Experiment）中所运用的仪器相同，如左图所示。右图是于2018年发射的帕克太阳勘探器上的帕克太阳能杯（Parker Solar Cup）。
版权：左图：NASA /麻省理工学院（MIT）；右图：NASA/哈佛-史密森天体物理中心
9. 氦和太阳风
Wind卫星上的仪器发现了关于太阳风的一个风趣特性。太阳风试验运用法拉第杯（一种电荷搜集板）来丈量太阳风中氢和氦的速度、密度及温度。在对太阳风进行了为期10年超越250多万次丈量的研讨期间，科学家们发现太阳风的速度从未低于每秒161英里。若再慢一点，太阳风就无法逃脱太阳外表。科学家们发现太阳风速度越快，其间氦的含量就越多，在最低速度下简直观测不到氦的存在。这些发现使科学家们得知，氦在某种程度上协助确认了太阳风的速度，但他们仍在研讨导致这一现象的切当进程。其他飞翔间隔离太阳更近的使命，如NASA的帕克太阳勘探器和估计于2020年2月发射的欧洲航天局（ESA）的太阳轨迹飞翔器（Solar Orbiter），或许会为此供给额定的头绪。
10. 磁通量绳
Wind卫星的高分辨率数据为一种被称为磁通量绳（flux ropes）的太阳现象的频率供给了新见地。磁通量绳是脱离太阳并与地球磁层互相效果的细磁场束。与较大的CMEs不同，CMEs在太阳活动峰（solar maximum）呈现愈加频频，而这些通量绳更常常会呈现在太阳活动谷（solar minimum）。科学家们正持续对其进行研讨，以了解它们是怎么与地球磁层互相效果。
在曩昔的25年里，Wind卫星的观测为多种太阳现象和等离子体现象供给了新的见地，包含伽马射线和物理动力学。跟着其对太阳和近地空间的观测的持续，Wind卫星将呼应观测等离子体和太阳风的召唤，并有或许为未来的研讨带来更多的奥妙。
来历：
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/25-years-of-science-in-the-solar-wind
