SOLAR-­‐Cと海外太陽関連ミッショ
ン：科学的位置づけと観測連携	
SOLAR-­‐C	  –	  other	  solar	  missions:	  	  Science	  targets	  and	  synergies	
清水敏文	  Toshifumi	  Shimizu	  	  (ISAS/JAXA)	
1	

On-­‐going	  solar	  mission	  plans	  	Solar	  Orbiter	

Credit:	  ESA/AOES	

Credit:	  NASA/JHU	  APL	n Approach	  the	  Sun	  to	  as	  close	  as	  n Approach	  the	  Sun	  to	  as	  close	  as	  0.28	  AU	  with	  max.	  heliolaJtude	  of	  25	  deg	  (nominal	  7	  years)	  n Launch	  in	  2017,	  nominal	  mission	  period	  Jll	  2024	
(Muller+13)	

8.5	  solar	  radii.	  
n Launch	  in	  2018,	  the	  closest	  approach	  at	  2025	  with	  Venus	  ﬂybys.	

n India	  	  	  Aditya-­‐1	  (launch:	  2017-­‐18)	  	  at	  L1	  halo	  orbit	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  solar	  visible	  coronagraph,	  UV	  full-­‐Sun	  imager,	  high	  E	  spectrometer	  etc	2	Top-­‐level	  scienFﬁc	  goals	
n Solar	  Orbiter	  • What	  drives	  the	  solar	  wind	  and	  where	  does	  the	  coronal	  magneJc	  ﬁeld	  originate	  from?	  
• How	  do	  solar	  transients	  drive	  heliospheric	  variability?	  
• How	  do	  solar	  erupJons	  produce	  energeFc	  parFcle	  radiaFon	  that	  ﬁlls	  the	  heliosphere?	  
• How	  does	  the	  solar	  dynamo	  work	  and	  drive	  connecJons	  between	  the	  Sun	  and	  the	  heliosphere?	

n Solar	  Probe	  Plus	  • Determine	  the	  structure	  and	  dynamics	  of	  the	  magneFc	  ﬁelds	  at	  the	  sources	  of	  solar	  wind.	  
• Trace	  the	  ﬂow	  of	  energy	  that	  heats	  the	  corona	  and	  accelerates	  the	  solar	  wind	  • Determine	  what	  mechanisms	  accelerate	  and	  transport	  energeFc	  parFcle	  • Explore	  the	  inﬂuence	  of	  dusty	  plasma	  on	  solar	  wind	  and	  energeJc	  parJcle	  formaJon	
3	

Unique	  and	  diﬀerent	  approaches	  	  to	  fundamental	  quesFons	
• “In-­‐situ”	  measurements	  of	  solar	  winds	  (parFcles,	  magneFc	  ﬁeld)	  at	  the	  points	  closer	  to	  the	  Sun	  	Solar	  Orbiter	
Close	  approach,	  0.28	  AU	  InclinaJon	  25deg	  max	  (in	  nominal	  7	  years)	  	Solar	  Probe	  Plus	Close	  approach,	  8.5	  Rs	4	

Solar	  Orbiter:	  Remote	  sensing	  telescopes	
Polarimetric	  and	  Helioseismic	  Imager	  (PHI)	

EUV	  full-­‐Sun	  and	  	  high-­‐reso.	  Imager	  (EUI)	  Coronagraph	  (METIS)	  EUV	  spectral	  Imager	  (SPICE)	  	Heliospheric	  Imager	  	  (SoloHI)	  	X-­‐ray	  spectrometer/telescope	  (STIX)	  5	Solar	  Orbiter:	  Remote	  sensing	  telescopes	
EUV	  full-­‐Sun	  and	  high-­‐reso.	  Imager	  (EUI)	  Coronagraph	  (METIS)	  Heliospheric	  Imager	  (SoloHI)	  EUV	  spectral	  Imager	  (SPICE)	  X-­‐ray	  spectrometer/telescope	  (STIX)	  Polarimetric	  and	  Helioseismic	  Imager	  (PHI)	
n Close-­‐up	  imagery	  	  (EUI,	  SPICE,	  PHI)	  	  	  	  Resolving	  ~200km	  @	  perihelion	  	  	  	  low	  telemetry	  150kbps@1AU	  (cf.	  Hinode	  S	  262kbps)	
••
•
•
•
•

Simulated	  UV	  corona	  from	  35deg	  lat.	  	
n “Chasing”	  the	  Sun	  n Viewing	  from	  high	  laFtudes	  	  	  	  	  	  	  Helioseismology	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  should	  be	  linked	  to	  Solar-­‐D	  (plan-­‐A)	  n Short	  limited	  periods	  	  	  	  	  	  	  +/-­‐	  5days	  @perihelion,	  max	  N/S	  lat.	  	  	  	  	  	  Note:	  in-­‐situ	  instruments	  at	  all	  the	  Jmes	  Solar-­‐C	6	

Synergies	  with	  Solar-­‐C	  (1)	  	  The	  ﬁrst	  stereoscopic	  views	  	••3D	  coronal	  magneFc	  structures	  with	  high	  spaFal	  (200km)	  resoluFon	  	  	  (Solar-­‐C/XIT	  	  -­‐	  SO/EUI)	  3D	  ﬂow	  structures	  in	  the	  corona	  	  (Solar-­‐C/EUVST	  –	  SO/SPICE)	
Solar-­‐C	Solar	  Orbiter		  Stereoscopic	  measurements	  of	  magneFc	  ﬁelds	  at	  the	  photosphere	  	  	  	  	  	  	  	  (Solar-­‐C/SUVIT	  –	  SO/PHI)	
•The	  most	  conﬁdent	  way	  for	  fully	  resolving	  the	  180	  deg	  ambiguity	

Guess	  on	  2022/11	  (SO:	  Jan	  2017	  launch	  case)	

7	

Synergies	  with	  Solar-­‐C	  (2)	  	  In-­‐situ	  measurements	  at	  10Rs	  and	  0.25AU	
n “In-­‐situ”	  measurements	  of	  ion	  composiJon	  in	  solar	  winds	  n FIP	  (ﬁrst	  ionizaJon	  potenJal)	  bias	  for	  idenFfying	  the	  source	  of	  solar	  wind	  n EUV	  spectral	  lines	  n Low-­‐FIP	  (<	  10	  eV,	  e.g.,	  Si,	  Mg,	  Fe)	  n High-­‐FIP	  (>	  10	  eV,	  e.g.,	  S,	  O)	  n Photospheric	  (~1)	  @fast	  SW,	  Coronal	  (2-­‐4)	  @Slow	  SW	  	  n Unevolved	  small-­‐scale	  solar	  wind	  structures,	  recorded	  at	  posiJons	  closer	  to	  the	  Sun.	

(Muller+13)	
Small-­‐scale	  structures	  ﬂowing	  in	  the	  solar	  wind	

The Astrophysical Journal, 778:69 (8pp), 2013 November 20•

Solar-­‐C/EUVST	  –	  SO/SPP	  “in	  situ”	  (Baker+13,	  Culhane+14)	

et al.
FIP	  bias	  Baker	  (=low-­‐FIP/high-­‐FIP)	

8	Summary:	  Synergies	3-­‐D	  magneFc	  and	  plasma	  structures	  at	  the	  solar	  end,	  revealed	  by	  spectroscopic	  measurements	  with	  highest	  spaJal	  resoluJon	  at	  high	  cadence	  Solar-­‐C	Coronal	  hea*ng/solar	  wind	  Dynamics	  including	  ﬂares	

Equivalent	  imaging/spectroscopic	  measurements	  from	  a	  diﬀerent	  posiFon	  at	  limited	  periods	

“In-­‐situ”	  measurements	  at	  the	  posiFons	  closer	  to	  the	  Sun	Solar	  Orbiter	

Credit:	  ESA/AOES	

Credit:	  NASA/JHU	  APL	9