美國東部時間2月9日晚間11時03分，2020年度奧斯卡金像獎頒獎典禮正在位于美國西海岸的加州洛杉磯進(jìn)行。而遠(yuǎn)在東海岸的佛羅里達(dá)州，一枚Ariane 5號火箭從卡納維爾角空軍基地的41號發(fā)射臺拔地而起，將名為“太陽軌道飛行器”（Solar Orbiter）的航天器送入太空，這是歐洲航天局（ESA）和美國國家航空航天局（NASA）合作的最新太陽探測項目，幫助科學(xué)家以前所未有的視角觀測太陽，將為人類探測太陽拉開新的篇章。
太陽軌道飛行器的目的是什么？
太陽軌道飛行器是歐洲航天局和美國國家航空航天局聯(lián)合研制的太陽探測器，也是近年來繼帕克太陽探測器后美國國家航空航天局對內(nèi)層太陽系開展的第二次探測任務(wù)。到目前為止，幾乎所有的太陽觀測器都運(yùn)行在太陽黃道平面上。這意味著，科學(xué)家所采集到的更多信息都集中在太陽赤道上下區(qū)域，對于太陽兩極知之甚少。而在太陽軌道飛行器的幫助下，科學(xué)家將首次清楚觀測到太陽的兩極，可能有助于人們理解太陽活動的內(nèi)在規(guī)律。
太陽的絕大部分物質(zhì)是高溫等離子體，太陽物態(tài)、運(yùn)動和演變都與磁場密切相關(guān)。太陽黑子、耀斑、日珥等活動現(xiàn)象，更是直接受磁場支配。因此，對太陽磁場的研究具有重要意義。在磁場的作用下，太陽活動有著大約11年的活動周期。在太陽活動極大期，太陽表面布滿黑子、活動加劇，有時會噴射出更多的高能粒子，這就是所謂的日冕物質(zhì)拋射，相應(yīng)產(chǎn)生的高能粒子流在猛烈撞擊地球磁場時，會產(chǎn)生地磁暴現(xiàn)象。這種現(xiàn)象能夠損壞地球軌道上運(yùn)行的航天器，或者干擾到全球通信。例如2012年7月23日，美國國家航空航天局的Stereo-A航天器就被巨大的日冕物質(zhì)拋射所擊中；1859年的卡靈頓事件使當(dāng)時美國的電報系統(tǒng)中斷了4天?？茖W(xué)家認(rèn)為，更為強(qiáng)大的地磁暴會干擾到地面電網(wǎng)運(yùn)行，不僅會導(dǎo)致整個大陸的停電，而且可能毀壞電網(wǎng)內(nèi)的巨型電壓器，修復(fù)甚至需要數(shù)月或數(shù)年時間。
幾十年來，科學(xué)家們一直試圖揭開太陽活動的奧秘，以便于為地磁暴的爆發(fā)做好準(zhǔn)備。但迄今為止，科學(xué)家并沒有可靠方法來預(yù)測地磁暴的發(fā)生。盡管研究人員已經(jīng)通過各類探測器獲得了有關(guān)太陽中間部分磁場的詳細(xì)數(shù)據(jù)，但對于兩極部分的磁場信息以及在恒星磁場翻轉(zhuǎn)過程中是如何變化的仍然缺乏了解。美國國家航空航天局太陽軌道飛行器項目負(fù)責(zé)人吉爾伯特解釋說：“在黃道面無法有效觀測太陽兩極的磁場，而太陽軌道飛行器對精確建模以預(yù)測太空天氣至關(guān)重要?！?/p>
通過太陽軌道飛行器觀測太陽的兩極，或許可以了解為什么太陽有大約11年的太陽周期。觀測到的數(shù)據(jù)將使科學(xué)家能夠?qū)μ柛_地建模，有可能解釋諸如耀斑爆發(fā)、太陽風(fēng)、太陽磁場和日珥等太陽活動的關(guān)鍵信息，也有助于預(yù)測相應(yīng)的太空天氣事件。
太陽軌道飛行器上有什么？
太陽軌道飛行器長2.5米，寬3米，搭載了10臺科學(xué)儀器，其中的4個原位探測儀器用于收集來自太陽的帶電粒子流，太陽的磁環(huán)境以及輻射強(qiáng)度等方面的信息，而6臺遙感探測儀器則主要用于探測太陽表面活動并生成相關(guān)圖像。
想要近距離接近太陽，太陽軌道飛行器必須能承受來自恒星的極高溫度和光照。
為使得儀器能夠正常工作，需要隔熱罩來提供保護(hù)。太陽軌道飛行器的隔熱罩主體由鈦金屬制成，表面涂有名為“太陽黑”的特殊材質(zhì)，能夠承受600攝氏度的高溫。隔熱罩裝配在飛行器的一側(cè)，在飛行過程中始終面向太陽。為了讓飛行器上搭載的儀器能夠收集數(shù)據(jù)，隔熱罩上的三個小孔每次會打開10天時間。而儀器上也裝配有耐熱鏡以提供保護(hù)。
漫長而曲折的里程
太陽軌道飛行器將在距太陽約4200萬公里的范圍內(nèi)對太陽進(jìn)行探測，其承受的溫度將是地球軌道溫度的13倍。接下來的兩年內(nèi)，太陽軌道飛行器將進(jìn)入“巡航階段”，在地球和金星之間利用引力反復(fù)加速，按計劃其將在今年6月份抵達(dá)第1個近日點(diǎn)，距離太陽約為7500萬公里，并于去年12月26日首次飛越金星。
2025年，太陽軌道飛行器將飛臨金星，其軌道將與黃道平面成17度角，這足以對太陽兩極進(jìn)行深入觀測。而再次飛越金星將使得飛行器的軌道角度增加至33度。最終，太陽軌道飛行器預(yù)計將在十年內(nèi)圍繞太陽運(yùn)行22圈。
美國國家航空航天局表示，太陽軌道飛行器有望與帕克太陽探測器攜手工作，為完成探測太陽任務(wù)“相互補(bǔ)充”。
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