本项目提出的日冕仪将弥补日地空间整体和连续成像观测手段的不足。如前所述，由于行星际太阳风及扰动结构的辐射非常微弱，光学测量存在着较大的困难。因此，目前对于太阳活动和太阳风结构的观测主要集中在日地空间的两端：一端是太阳表面和近太阳日冕，通过多波段光学成像和光谱遥感测量来实现；另一端是在地球轨道附近，通过对太阳风等离子体（包括高能粒子）和行星际磁场的就地测量来实现。然而，在太阳风及其各种扰动结构离开太阳表面之后在行星际空间是如何传播和演化的，相应的观测手段要少得多。长期以来一直是日地空间物理探测的一个难点问题。其困难之处主要有：一方面，卫星的就地观测为单点探测，无法从大尺度、整体上观测太阳风中的扰动结构，而且就地探测依赖于卫星轨道，为提高空间分辨，需布置多点卫星探测，其成本高，因此很难实现；另一方面，遥感成像观测可以从整体上观测各种大尺度结构的演化和传播过程，但是，遥感探测依赖的电磁辐射由于行星际介质密度极低，与明亮的星空背景和黄道光（F冕）相比信号非常微弱，且必须在空间进行探测（地面日冕仪探测只能在非常小的日冕范围内才可行），对光学仪器的要求非常高。因此，尽管近几十年来技术上不断取得进步，但是内日球层的成像探测依然是个薄弱环节，需要进一步加以研究和发展。

利用星载日冕/日球成像仪可以实现长时间、不间断地观测太阳日冕/太阳风中的结构以及CME在行星际空间的传播过程和形态演化。近些来的研究结果表明，大视场日冕仪和日球成像仪的观测可以非常详尽地追踪太阳爆发和太阳风中的扰动结构在行星际空间的传播(Harrison et al., 2009)。例如，CME研究的一个重要问题是预报它们何时可以到达地球，然而，CME会在传播过程中发生偏转（Liu et al., 2010），其几何形状也会发生改变，内日球层的连续成像观测对于重构CME的三维演化具有非常重要的价值(Howard 2011，Liu et al., 2013)。在太阳活动周的下降和极小期，由冕洞高速太阳风及与太阳风低速流相互作用产生的共转相互作用区（CIR）是影响地磁活动的主要因素(Tsurutani et al., 2006)，这样的观测可以跟踪和分析CIR的结构，了解它们与其它结构如CME之间的相互作用以及何时会通过地球轨道(Harrison et al., 2009)。对于行星际激波，正演模型研究同样表明可以进行跟踪观测（Xiong et al., 2012）。DeForest et al.（2011）的研究则表明，在提高图像分析技术的基础上，日球成像数据对于太阳风携带的多种扰动结构的研究均具有重要价值。

因此，在日地空间物理研究和空间天气应用研究方面，若本项目建议的仪器能够研制成功，并通过卫星搭载实现对内日球层展开成像观测（包括偏振测量），可以研究CME 爆发的演化和传播：包括形态、速度和密度等；和近太阳日冕仪和日面紫外波段的观测一起预报那些可能对地球空间产生直接影响的 CME、行星际激波和共转相互作用区；研究冕流和太阳风演化，理解其中的大尺度波动现象；同时可以监测扩展日冕随太阳活动周的演变、开展彗星与太阳风相互作用研究（另一个副产品是可能发现新的彗星和近地小天体）。这些观测对人们全面理解太阳活动，特别是那些作为日球层和磁层活动的驱动源如CME、共转相互作用区之类的现象是极为重要的。因此，对于所有的日地空间物理和空间天气科学的探测计划，内日球层空间的探测是基本的要求之一；同时在应用方面，由于可以以可视化的方式直接探测扰动结构的传播，因此是提高空间灾害性天气预报的准确性和实用性的必要手段。

与国外目前在轨运行的日球成像仪采用侧向遮挡的方式不同，本项目建议的大视场日冕仪对太阳进行中心遮拦，可在垂直于观测视线方向的天空平面内实现全周向成像，如果搭载的卫星是在地球轨道附近，观测范围跨度可从太阳附近十几个R直到75个太阳半径（75 R），对研究外延日冕/内日球层动力学现象、CME和ICME的结构、传播和演化具有重要意义。同时，与其它卫星的光学、射电波段联合观测实现CME的三维重构等。特别地，如果在太阳极轨卫星上搭载，随着大椭圆轨道上卫星与日心距离的变化，观测范围跨度可以直到地球轨道附近（215 R），可与射电波段的成像观测相互补充和印证，与其它卫星在黄道面的观测数据联合实现CME的三维重构，对于预报太阳爆发对地球甚至火星等行星影响具有重要意义。

本项目研制的大视场白光扩展日冕仪，在国际上首次将太阳居中的日冕仪的外视场扩展到75-215 R，并实现360°全周向的视场覆盖。目前，国际上能实现如此远距离观测视场的日球成像仪，其对日观测不是全周向的，仅为扇形区域。若要对日冕进行全周向360°观测，理论上则需要至少三台HI日球成像仪，成本、空间、重量、功耗均要大大增加，这对于有限的卫星搭载资源，特别是深空探测卫星而言是不利的。该日冕仪可在一台设备上同时进行大视场和全周向观测，既能满足科学研究中对观测视场范围日益扩展的需求，又能实现重量与功耗大大降低，是下一代空间日冕仪的一个重要选择，可有助于我国在日冕观测领域追赶世界先进技术水平。为实现这一科学和技术目标，本项目拟解决三方面的重要技术问题。

首先，该日冕仪借鉴普通中心遮拦日冕仪和侧面遮挡的日球成像仪各自的优点，综合设计出高杂散光抑制能力的新日冕仪结构，已符合观测需求。同时，为其它同类需要杂散光抑制的仪器，如空间光学载荷、大数值孔径显微镜、高精度光刻系统、红外探测设备等仪器的杂散光问题提供抑制方案。

其次 ，视场扩展后面临的另一个难题就是要能够将日冕仪外视场处的日冕光信号准确探测。为此，本项目将重点研究强背景和噪声下极弱光信号的提取技术。通过改进成像方法和数据处理等一系列技术手段，实现对10^-14量级CME信号的探测。

最后，日冕仪作为对杂散光要求极其苛刻的一类空间光学设备，如何在地面条件下进行测试是保证日冕仪研制成功的关键一环，国内还没有足够的技术积累和测试条件。本项目将对日冕仪中各类杂散光的检测和抑制方法进行研究，通过建设专门用于杂散光检测的实验室，为同类仪器提供测试平台。