เครื่องวัดโพลาไรซ์เพื่อรวมโคโรนาและเฮลิโอสเฟียร์เข้าด้วยกัน

เครื่องวัดโพลาไรซ์เพื่อรวมโคโรนาและเฮลิโอสเฟียร์ (PUNCH)
	ดาวเทียม PUNCH กำลังได้รับการเตรียมพร้อมสำหรับการปล่อยขึ้นสู่อวกาศที่ฐานทัพอวกาศแวนเดนเบิร์กในเดือนมกราคม 2025
ชื่อ	เอ็กซ์พลอเรอร์ · SMEX-15
ประเภทภารกิจ	ฟิสิกส์ดวงอาทิตย์
ผู้ปฏิบัติงาน	นาซ่า
รหัส COSPAR	2025-047A (NFI); 2025-047B (WFI 1); 2025-047D (WFI 2); 2025-047C (WFI 3);
เว็บไซต์	punch .spaceops .swri .org
คุณสมบัติของยานอวกาศ
ประเภทของยานอวกาศ	ยานอวกาศโคจร × 4
รสบัส	เอกลักษณ์เฉพาะตัวมรดกจาก CYGNSS
ผู้ผลิต	สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (SwRI)
ปล่อยมวล	แต่ละชิ้นหนัก 40 กิโลกรัม (88 ปอนด์) รวมทั้งหมด 160 กิโลกรัม (350 ปอนด์)
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	12 มีนาคม 2025, 03:10:00 UTC (11 มีนาคม 2025, 20:10 น. PDT )
จรวด	ฟอลคอน 9 บล็อก 5
จุดปล่อยจรวด	แวนเดนเบิร์ก , SLC-4E
ผู้รับเหมา	สเปซเอ็กซ์
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบบอ้างอิง	วงโคจรแบบศูนย์กลางโลก
ระบอบการปกครอง	วงโคจรโลกต่ำ ที่สัมพันธ์ กับดวงอาทิตย์
ระดับความสูง	570 กม. (350 ไมล์)
เครื่องดนตรี
	กล้องถ่ายภาพมุมมองแคบ (NFI) – ดาวเทียม 1 ดวงกล้องถ่ายภาพมุมมองกว้าง (WFI) – ดาวเทียม 3 ดวง
	ตราสัญลักษณ์ภารกิจ โครงการนักสำรวจ

โครงการ Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere ( PUNCH ) หรือที่รู้จักกันในชื่อSMEX-15เป็นภารกิจของNASAเพื่อศึกษาพื้นที่ที่ไม่เคยสำรวจมาก่อน ตั้งแต่ใจกลางโคโรนาของดวงอาทิตย์ไปจนถึงระยะ 1 AUจากดวงอาทิตย์ส่วนประกอบของภารกิจ PUNCH คือกลุ่มดาวเทียมขนาด เล็กสี่ดวง ที่จะสังเกตการณ์โคโรนาและเฮลิโอสเฟียร์ในฐานะองค์ประกอบของระบบเดียวที่เชื่อมต่อกัน ผ่านการถ่ายภาพ 3 มิติแบบต่อเนื่อง ดาวเทียมขนาดเล็กทั้งสี่ดวงมีกำหนดการปล่อยในเดือนตุลาคม 2023 แต่ได้เปลี่ยนไปปล่อยพร้อมกัน ( rideshare ) กับหอดูดาวอวกาศ SPHERExบนจรวด Falcon 9 Block 5 จากฐานทัพอวกาศแวนเดนเบิร์ก ซึ่งดาวเทียมทั้งห้าดวงได้รับการปล่อยขึ้นสู่อวกาศอย่างสำเร็จในวันที่ 11 มีนาคม 2025 ^{[ 3 ]}^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}

เมื่อวันที่ 20 มิถุนายน 2019 NASA ได้ประกาศว่า PUNCH และ TRACERS เป็นผู้เข้าแข่งขันที่ชนะเพื่อเป็นภารกิจต่อไปในโครงการ Small Explorer (SMEX) ของหน่วยงาน ^{[ 5 ]}

PUNCH นำโดยCraig DeForestที่สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (SwRI) ในเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโลราโดรวมถึงค่าใช้จ่ายในการปล่อยจรวด PUNCH ได้รับเงินทุนไม่เกิน165 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^{[ 5 ]}

เมื่อวันที่ 14 เมษายน พ.ศ. 2568 PUNCH ได้บันทึกภาพแรกด้วย Narrow Field Imager (NFI) และ Wide Field Imager (WFI) หนึ่งในสามเครื่อง สองวันต่อมา WFI อีกสองเครื่องที่เหลือก็บันทึกภาพแรกได้^{[ 6 ]}

ภารกิจ

วัตถุประสงค์หลักที่ระบุไว้ของ PUNCH คือ "เพื่อแยกแยะกระบวนการทางกายภาพข้ามระดับอย่างสมบูรณ์ ตั้งแต่ความปั่นป่วนในระดับจุลภาคไปจนถึงวิวัฒนาการของโครงสร้างระดับโลกที่รวมโคโรนาของดวงอาทิตย์และเฮลิโอสเฟียร์เข้าด้วยกัน" ^{[ 7 ]}กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภารกิจนี้มีเป้าหมายเพื่อทำความเข้าใจว่าโคโรนาของดวงอาทิตย์กลายเป็นลมสุริยะ ได้อย่างไร ^{[ 8 ]}

วัตถุประสงค์เฉพาะสองประการคือ เพื่อทำความเข้าใจว่าโครงสร้างโคโรนา กลายเป็น ลมสุริยะ โดยรอบได้อย่างไร และเพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการแบบไดนามิกของโครงสร้างชั่วคราวในลมสุริยะอายุน้อย^{[ 7 ]}หัวหน้าโครงการวิจัย Craig DeForest คิดว่าการศึกษาอย่างใกล้ชิดเช่นนี้จะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับสาเหตุของ ปรากฏการณ์ สภาพอากาศสุริยะเช่นการปลดปล่อยมวลโคโรนา (CME) ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายให้กับดาวเทียมและรบกวนโครงข่ายไฟฟ้าและระบบพลังงานบนโลก^{[ 2 ]}^{[ 5 ]}

PUNCH จะสังเกต พื้นผิว Alfvenของดวงอาทิตย์"ตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ โดยวัดการเคลื่อนที่ของก้อนเล็กๆ ("ใบไม้ในสายลม") ที่ไหลลงสู่ดวงอาทิตย์" ^{[ 9 ]}

เครื่องดนตรี

การกำหนดค่าภารกิจประกอบด้วยกลุ่มหอดูดาวสี่แห่ง โดยแต่ละแห่งมีเครื่องมือหลักหนึ่งชิ้น^{[ 10 ]}

กล้องถ่ายภาพมุมแคบ (NFI) ติดตั้งอยู่บนยานอวกาศเพียงลำเดียว และเป็นโคโรนากราฟ แสงที่มองเห็นได้ ซึ่ง ถูกบดบังจากภายนอก
กล้องถ่ายภาพมุมกว้าง (WFI) เป็นกล้องถ่ายภาพเฮลิโอสเฟียร์แบบมองด้านข้างที่มีแผ่นกั้น แบบระนาบ ซึ่งติดตั้งอยู่บนยานอวกาศอีก 3 ลำที่เหลือ
ยานอวกาศ NFI ยังบรรทุกอุปกรณ์ที่สร้างโดยนักศึกษา คือ Student Thermal Energetic Activity Monitor (STEAM) ซึ่งเป็นสเปกโทรเมตรเอ็กซ์เรย์แบบโซลิดสเตทที่มองดวงอาทิตย์ทั้งหมดเป็นแหล่งกำเนิดจุดเดียวเพื่อศึกษาฟิสิกส์ของการให้ความร้อนในโคโรนาและเปลวสุริยะแม้ว่า STEAM จะอยู่บนยานอวกาศ PUNCH/NFI แต่ก็ยังคงปิดใช้งานอยู่เนื่องจากความผิดปกติของฮาร์ดแวร์ระหว่างการประกอบและการทดสอบขั้นสุดท้าย

ขอบเขตการมองเห็น (FoV) ของ WFI ทั้ง 3 ตัวจะทับซ้อนกันเล็กน้อยทั้งกับ WFI และ NFI และการทำงานของเครื่องมือจะซิงโครไนซ์กัน เครื่องมือเหล่านี้ทำงานผ่านการถ่ายภาพแบบThomson-scatter โพลาไร ซ์ของการเปลี่ยนผ่านจากโคโรนาไปยังเฮลิโอสเฟียร์^{[ 11 ]} PUNCH ผสานรวมภาพจากกลุ่มดาวเทียมขนาดเล็กเข้าเป็นภาพรวมทั่วโลกหลังจากการโคจรแต่ละรอบ ครอบคลุมช่วงไดนามิก ประมาณ 6 ลำดับความ magnitud ผ่านกระแสภาพเหล่านี้ PUNCH บรรลุการระบุตำแหน่งคุณลักษณะ 3 มิติและการถ่ายภาพสนามลึกที่แม่นยำ^{[ 12 ]}ภารกิจนี้สร้างขึ้นจาก ประสบการณ์ของ ระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก Cyclone (CYGNSS) กับกลุ่มดาวเทียมขนาดเล็ก^{[ 13 ]}

การเก็บรวบรวมข้อมูล

เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ ยาน PUNCH จะเก็บภาพแสงขาวโพลาไรซ์ในมุมมองภาพรวม 90° โดยมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง กล่าวคือ ตั้งแต่รัศมีไม่กี่เท่าของดวงอาทิตย์ไปจนถึง 45° จากดวงอาทิตย์ในทุกทิศทาง ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายมากมายในการลดทอนข้อมูลหมายความว่าความท้าทายทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของภารกิจนี้คือการประมวลผลภาพที่ได้จากยานอวกาศทั้งสี่ลำบนภาคพื้นดิน

วัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ของ PUNCH กำหนดให้วัดแสงอาทิตย์ที่จางมากซึ่งสะท้อนจากอิเล็กตรอนที่อยู่ในโคโรนาและลมสุริยะ ( โคโรนา K ที่ขยายออกไป ) โคโรนา K ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 10 องศาจะจางกว่าดาวพื้นหลังถึง 1,000 เท่า^{[ 14 ]}ซึ่งต้องใช้การสอบเทียบโฟโตเมตริกที่แม่นยำในกล้องแต่ละตัว เพื่อวัดและกำจัดสนามดาวพื้นหลัง กาแล็กซี และคุณลักษณะที่เกี่ยวข้อง ซึ่งคิดเป็น 99.9% ของแสงที่ตกกระทบกล้อง ภาพจากกล้องจะถูกจัดเรียงให้ตรงกันภายใน 0.03 พิกเซลRMSซึ่งต้องใช้การวัดความบิดเบี้ยวทางแสงของระบบเลนส์แต่ละระบบอย่างแม่นยำ ผลกระทบของ ฟังก์ชันการกระจายจุดเช่นโคม่า ทางแสง จะถูกระบุและกำจัดในขั้นตอนการลดข้อมูลของ PUNCH [ ^{15 ] และ}ข้อผิดพลาดทางโฟโตเมตริกเล็กน้อยที่เกิดจากการบีบอัดข้อมูลก็จะถูกติดตามและกำจัดเช่นกัน^{[ 16 ]}โพลาไรเมตรีของโคโรนา K ได้รับผลกระทบจากโพลาไรเซชันของสนามดาวเอง^{[ 17 ]}ซึ่งจำเป็นต้องพัฒนารูปแบบใหม่เพื่อให้สามารถลบพื้นหลังได้ในขณะที่ยังคงรักษาโพลาไรเมตรีเชิงเส้นไว้^{[ 18 ]}

ผลิตภัณฑ์ข้อมูลหลักของ PUNCH คือภาพโพลาไรเมตริกที่ลบพื้นหลังออกแล้ว ซึ่งผลิตโดยกลุ่มดาวเทียมทุกๆ 4 นาที ภาพเหล่านี้เปิดให้ทุกคนเข้าถึงได้ผ่านทาง ศูนย์ SDAC ของ NASA และหอดูดาวสุริยะเสมือนจริง (Virtual Solar Observatory )

ความร่วมมือ

SwRIกำลังร่วมมือกับห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือ (NRL) และห้องปฏิบัติการรัทเธอร์ฟอร์ด แอปเปิลตันในเมืองออกซ์ฟอร์ดเชียร์ประเทศอังกฤษสหราช อาณาจักร

PUNCH ซึ่งจะปฏิบัติการในวงโคจรต่ำของโลกจะทำงานร่วมกันกับParker Solar Probe ของ NASA และSolar Orbiter ของ ESA ^{[ 2 ]}^{[ 11 ]}

แกลเลอรี่

ดาวเทียมวันพันช์
SPHEREx-PUNCH ห่อหุ้ม
ภาพ การพุ่งออกมาของมวลโคโรนาขนาดใหญ่ที่ถ่ายโดยกล้อง Narrow Field Imager (NFI)
ภาพการพุ่งของมวลโคโรนาที่เคลื่อนตัวออกจากดวงอาทิตย์เข้าสู่ระบบสุริยะ ถ่ายโดยกล้องถ่ายภาพมุมกว้างทั้งสามตัวของยาน PUNCH