火星快车日冕射电探测实验的 VLBI 数据处理

欧空局的火星快车太阳日冕实验于 2015 年和 2017 年的两次日合期间，由欧洲 VLBI 网络中的多个射电望远镜执行。本文介绍了测量航天器射电信号频率和相位波动的方法，以及通过互相关在单站和多站研究等离子体湍流对信号影响特性的应用。在 4.9 至 76.3 $\rm R_{s}$ 之间观测到的频率波动功率谱，在频率区间 $\nu_{lo}< \nu <\nu_{up}$ 内具有接近 Kolmogorov 谱的幂律形状，其中 $\nu_{lo}$ 的标称值设为 3 mHz，$\nu_{up}$ 的范围在 0.03 $\sim$ 0.15 Hz。频率波动的 RMS 作为日心距离的函数给出。此外，我们分析了在太阳偏移距 4.9 $\rm{R_{s}}$ 和 9.9 $\rm{R_{s}}$ 处的电子柱密度波动变化以及 VLBI 台站间的互相关产物。不同台站间差分波动的功率密度在 $\nu < 0.01$ Hz 处下降。最后，从 $\nu < 0.01$ Hz 的频率波动互相关推导出太阳风的快速流速 $>700$ $\rm{km~s^{-1}}$。太阳风的快速流速对应于射电射线穿过的日冕区域的高日面纬度。VLBI 观测和分析方法可通过提供地球与航天器之间的多条视线，用于研究内太阳风中多个空间点的电子柱密度波动和湍流。