北京時(shí)間8月11日消息 有誰(shuí)沒(méi)見過(guò)太陽(yáng)的？舉手。應(yīng)該沒(méi)有吧。我們每個(gè)人從很小的時(shí)候就知道了太陽(yáng)的存在，我們每個(gè)人也能在天空中準(zhǔn)確地找到太陽(yáng)的位置。但是，你了解太陽(yáng)嗎？認(rèn)為自己了解太陽(yáng)的，請(qǐng)舉手。
首次“觸摸”太陽(yáng)
原則上講，全世界都沒(méi)有人敢在這里舉手。因?yàn)閷?duì)于太陽(yáng)，這顆距離地球最近的恒星，我們還有太多太多的問(wèn)題沒(méi)有弄明白。這顆恒星，如此熟悉，又如此陌生。
但人類探索的腳步從來(lái)不會(huì)停止。就在今天（2018年8月11日），將注定會(huì)被載入太陽(yáng)探測(cè)的歷史。這一天，美國(guó)宇航局將發(fā)射“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器（Parker Solar Probe），這將是人類首次直接“觸摸”太陽(yáng)。這艘飛船在最近的時(shí)候，距離太陽(yáng)表面只有大約600萬(wàn)公里，相比之下，距離太陽(yáng)最近，處于太陽(yáng)高溫炙烤下的水星，到太陽(yáng)的平均距離也有將近5800萬(wàn)公里！在如此近的距離上，“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器將直接從太陽(yáng)的外層大氣層中穿過(guò)！
正在進(jìn)行測(cè)試的帕克太陽(yáng)探測(cè)器
在此之前，人類的探測(cè)器已經(jīng)飛向太陽(yáng)系各處，我們的無(wú)人飛船已經(jīng)造訪全部8大行星，彗星，矮行星，小行星，衛(wèi)星；但我們從未抵達(dá)太陽(yáng)。原因顯而易見，太陽(yáng)太熱了！
在“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器之前，人類已經(jīng)發(fā)射了多顆太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星，但是這些衛(wèi)星更多是在地球軌道上對(duì)太陽(yáng)開展觀測(cè)。
整個(gè)“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器項(xiàng)目耗資大約15億美元，項(xiàng)目將持續(xù)到2025年之后。這顆探測(cè)器本身并不特別顯眼：高度大約3米，直徑大約1米。它前面頂著一塊2.3米直徑，厚度僅有11.43厘米的先進(jìn)碳-碳復(fù)合材料隔熱罩，所有儀器設(shè)備都“躲”在這個(gè)隔熱罩的后方。
這個(gè)隔熱罩正是“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器能否成功的關(guān)鍵所在。隔著厚度僅11厘米多的隔熱罩，外側(cè)超過(guò)1000攝氏度的高溫炙烤，而在隔熱罩的背后，儀器艙的溫度卻仍然可以保持在30攝氏度以下；另外，帕克探測(cè)器擁有自主姿態(tài)調(diào)整能力，它機(jī)身的四周安裝了許多光照傳感器，這些傳感器的任務(wù)是感知陽(yáng)光的照射，如果有某個(gè)方向上的傳感器感知到自己暴露于陽(yáng)光下，就說(shuō)明自己熱防護(hù)罩的朝向出現(xiàn)了問(wèn)題，飛船將自動(dòng)修正這一誤差，確保始終將隔熱罩對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；除此之外，帕克探測(cè)器還擁有水冷循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)冷卻水的來(lái)回循環(huán)，對(duì)機(jī)身進(jìn)行降溫，確保所有設(shè)備能夠在接近室溫的條件下正常工作。
科學(xué)任務(wù)
“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器將搭載先進(jìn)的科學(xué)載荷，對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵的太陽(yáng)研究領(lǐng)域課題進(jìn)行深入調(diào)查，其中最首要，最核心的問(wèn)題包括：日冕的加熱機(jī)制。日冕是太陽(yáng)的最外層稀薄大氣，但它卻引起了科學(xué)界強(qiáng)烈的關(guān)注。這也是太陽(yáng)的一個(gè)未解之謎。
按照常理來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能量源自其核心的核聚變反應(yīng)，那么理所應(yīng)當(dāng)，距離核心越遠(yuǎn)，溫度應(yīng)該越低才對(duì)?？墒菍?shí)際情況卻與我們所想象的大相徑庭。日冕，作為最遠(yuǎn)離太陽(yáng)的稀薄大氣層部分，其溫度甚至要比太陽(yáng)表面更高，而且不是高一點(diǎn)點(diǎn)。太陽(yáng)表面（也就是光球?qū)颖砻妫┑臏囟却蠹s是6000攝氏度左右，而日冕層的溫度竟然高達(dá)數(shù)百萬(wàn)攝氏度！
帕克太陽(yáng)探測(cè)器軌道示意圖。紅色為帕克太陽(yáng)探測(cè)器軌道，其余為各大行星軌道，中間是太陽(yáng)
關(guān)于這個(gè)神奇的現(xiàn)象，科學(xué)界已經(jīng)有不少不錯(cuò)的理論，但到目前為止還仍然沒(méi)有一個(gè)能夠被主流科學(xué)界普遍認(rèn)可的理論。我們能夠確定的一點(diǎn)是，在太陽(yáng)大氣中肯定存在一種使其加熱的機(jī)制。但它究竟是怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)日冕的這種加熱的？帕克太陽(yáng)探測(cè)器將嘗試解開這個(gè)謎團(tuán)。
另外，在日冕層上還會(huì)產(chǎn)生太陽(yáng)風(fēng)。這是一種高速向外擴(kuò)散的高能帶電粒子流，它們一路狂奔，速度可以達(dá)到700公里/秒以上的驚人速度，范圍一直延伸到冥王星軌道之外。太陽(yáng)風(fēng)是“帕克”探測(cè)器本次任務(wù)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，這是因?yàn)檫@種現(xiàn)象非常重要，可以說(shuō)它幫助塑造了今天我們所看到的太陽(yáng)系。事實(shí)上，太陽(yáng)系的邊界在某種意義上就是以太陽(yáng)風(fēng)抵達(dá)的最遠(yuǎn)處來(lái)定義的。
沒(méi)人知道究竟是什么機(jī)制加速了太陽(yáng)風(fēng)，使其能夠具備如此驚人的高速度。要想弄清楚這個(gè)問(wèn)題，最好的辦法就是直接抵達(dá)產(chǎn)生太陽(yáng)風(fēng)的源頭去一探究竟?！芭量恕碧綔y(cè)器就將執(zhí)行這樣的任務(wù)。
為了實(shí)現(xiàn)這些探測(cè)目標(biāo)，在帕克探測(cè)器上搭載了一臺(tái)廣角成像儀（WISPR），它將拍攝沿途飛過(guò)區(qū)域的圖像。這將幫助科學(xué)家們對(duì)其他設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像校準(zhǔn)，并對(duì)一些現(xiàn)象，比如耀斑爆發(fā)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；
另外還有一臺(tái)設(shè)備被稱作“FIELDS”，這是一臺(tái)太陽(yáng)電磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其能夠?qū)μ?yáng)大氣中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，幫助科學(xué)家們了解其如何與組成太陽(yáng)的等離子體物質(zhì)，以及太陽(yáng)風(fēng)之間發(fā)生相互作用；
“帕克”探測(cè)器攜帶的另外兩臺(tái)設(shè)備重點(diǎn)用于對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的探測(cè)。其中第一組設(shè)備叫做“太陽(yáng)風(fēng)電子，阿爾法粒子與質(zhì)子”（SWEAP），顧名思義，這臺(tái)設(shè)備將對(duì)構(gòu)成太陽(yáng)風(fēng)的這些主要粒子的速度和溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；第二組設(shè)備叫做“太陽(yáng)整合科學(xué)探測(cè)儀”（IS☉IS），這臺(tái)設(shè)備則將試圖揭開太陽(yáng)風(fēng)被加速的謎團(tuán)。
復(fù)雜軌道
帕克探測(cè)器的軌道在7年的任務(wù)期間，包含有多達(dá)7次的金星飛掠，計(jì)劃圍繞太陽(yáng)運(yùn)行24圈，每一圈都會(huì)比上一圈更加接近太陽(yáng)。在最接近太陽(yáng)的時(shí)候，其距離太陽(yáng)表面將不到8.86倍太陽(yáng)半徑，或620萬(wàn)公里，相比之下，離太陽(yáng)最近的水星的平均距離是5700多萬(wàn)公里。在飛到離太陽(yáng)最近時(shí)，帕克探測(cè)器的飛行速度將超過(guò)每小時(shí)70萬(wàn)公里，成為有史以來(lái)飛行速度最快的飛行器，超過(guò)目前的紀(jì)錄保持者三倍以上。這樣做也可以盡可能減少飛船在特別接近太陽(yáng)的位置上的停留時(shí)間，以避免飛船受到劇烈高溫和強(qiáng)烈輻射的破壞。
然而，這一軌道設(shè)計(jì)將需要大量能量，因此，發(fā)射帕克探測(cè)器需要使用強(qiáng)大的火箭。這也是為何今天的發(fā)射將使用德爾塔-IV重型火箭再加STAR 48BV固推上面級(jí)。
帕克太陽(yáng)探測(cè)器整裝待發(fā)！
太陽(yáng)的一舉一動(dòng)會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生顯著影響。除了太陽(yáng)風(fēng)之外，還有太陽(yáng)耀斑，日冕物質(zhì)拋射和黑子等等，都會(huì)對(duì)空間天氣產(chǎn)生這樣或那樣的影響，進(jìn)而影響到我們的生活。
空間天氣當(dāng)然包括美麗的極光，但并非所有空間天氣都那么美好。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)加劇，高能帶電粒子可能會(huì)對(duì)通訊與導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重影響，并危害在軌道上工作的宇航員，甚至對(duì)地面上的高壓輸電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞。
要想更加準(zhǔn)確地掌握乃至預(yù)測(cè)空間天氣的變化，就必須了解它的源頭：太陽(yáng)。科學(xué)家們希望，帕克探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)將幫助科學(xué)家們更好地做到這一點(diǎn)，從而減少因?yàn)闉?zāi)害性空間天氣所造成的損失。
當(dāng)前，太陽(yáng)活動(dòng)正處于低潮期，太陽(yáng)正接近其11年活動(dòng)周期內(nèi)的平靜期。但只要再過(guò)幾年，情況就會(huì)發(fā)生變化，屆時(shí)太陽(yáng)的活動(dòng)強(qiáng)度將重新開始上升。而帕克探測(cè)器預(yù)計(jì)將工作到2025年之后，這種長(zhǎng)壽命將極大有利于探測(cè)器對(duì)太陽(yáng)從平靜向活躍的全周期情況進(jìn)行完整掌握，太陽(yáng)物理學(xué)界屆時(shí)將從中受益頗多。
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