人類一直持續(xù)對(duì)宇宙天體進(jìn)行探索，其中比較著名的就是月球和火星。在眾人印象里，沒(méi)有人會(huì)傻到去接近融化一切的太陽(yáng)，其實(shí)人類從未放棄對(duì)太陽(yáng)的探索。
一、探測(cè)太陽(yáng)的兩種模式
太陽(yáng)是太陽(yáng)系中唯一的恒星和會(huì)發(fā)光的天體，位于太陽(yáng)系的中心，太陽(yáng)系中有八大行星、小行星、流星、彗星以及星際塵埃等，都圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行。
太陽(yáng)的直徑為139萬(wàn)公里，相當(dāng)于地球直徑的109倍；體積大約是地球的130萬(wàn)倍，質(zhì)量占到太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%。
太陽(yáng)幾乎是一個(gè)熱電漿與磁場(chǎng)交織的理想球體，其中心區(qū)不停地進(jìn)行劇烈的熱核反應(yīng)，所產(chǎn)生的熱量以輻射方式向太陽(yáng)系空間發(fā)射，其表面溫度約為5505℃，中心溫度為1226萬(wàn)℃。其中22億分之一的能量輻射到地球，成為地球上光和熱的主要來(lái)源。太陽(yáng)由里向外分別為太陽(yáng)核反射區(qū)、太陽(yáng)對(duì)流層和太陽(yáng)大氣層。
由于太陽(yáng)的溫度太高，目前人類的太空探索器尚不能非?？拷?yáng)進(jìn)行探測(cè)，因此以太空飛行器探測(cè)太陽(yáng)有兩種方式：
一種是發(fā)射太陽(yáng)探測(cè)器飛入太陽(yáng)系太空，運(yùn)行于日心軌道或日-地拉格朗日點(diǎn)之一，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀察與探測(cè)；另一個(gè)是發(fā)射太陽(yáng)探測(cè)器飛行于環(huán)繞地球的地心軌道，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行探測(cè)。由于后者仍飛行于地心太空，嚴(yán)格而言不屬于深遠(yuǎn)太空探測(cè)。
美國(guó)于1960年發(fā)射人類第1顆太陽(yáng)探測(cè)器，至今全球共發(fā)射太陽(yáng)探測(cè)器17次，其中1次屬于“一箭雙星”，一下子同時(shí)發(fā)射了兩個(gè)探測(cè)器。
由于一次發(fā)射失敗，所以共有17顆太陽(yáng)探測(cè)器曾進(jìn)入日心軌道探測(cè)太陽(yáng)。目前所有太陽(yáng)探測(cè)器都是由美國(guó)太空總署主導(dǎo)研制，歐洲太空署與德國(guó)太空署曾聯(lián)合參與研制了其中幾顆。
二、帕克號(hào)太陽(yáng)探測(cè)器
現(xiàn)在最新的一顆太陽(yáng)探測(cè)器名叫“帕克”號(hào)，發(fā)射于2018年8月。探測(cè)器全重685公斤，但為了抵消地球運(yùn)行速度的影響，探測(cè)器必須用“三角洲4號(hào)”重型運(yùn)載火箭發(fā)射才能送入預(yù)定軌道。
這款運(yùn)載火箭比飛往進(jìn)行的探測(cè)器多上55倍的推力，是目前著名的超大推力二級(jí)火箭，芯一級(jí)火箭捆綁了2枚助推火箭，可以發(fā)射28790公斤的近地軌道衛(wèi)星或14220公斤的地球同步軌道衛(wèi)星。
“帕克”號(hào)將圍繞太陽(yáng)飛行24圈，利用飛越金星減低其飛行速度，逐漸縮小環(huán)繞太陽(yáng)飛行的軌道半徑，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行最近距離探測(cè)。它將配備5臺(tái)儀器，用于測(cè)量與取樣，主要執(zhí)行三項(xiàng)了解太陽(yáng)的任務(wù)。
1、探索太陽(yáng)風(fēng)被加速的過(guò)程。太陽(yáng)風(fēng)是指由太陽(yáng)外層大氣射出的超高速電漿流。在太陽(yáng)日冕層超過(guò)百萬(wàn)攝氏度的高溫下，氫、氦等原子已經(jīng)被電離成帶正電的質(zhì)子、氦原子核和帶負(fù)電的自由電子等；這些帶電粒子運(yùn)行速度極快，以致不斷有帶電的粒子掙脫太陽(yáng)的引力束縛，射向太陽(yáng)的外圍形成太陽(yáng)風(fēng)。
太陽(yáng)風(fēng)雖然無(wú)法以肉眼觀察到，但地球南北兩極出現(xiàn)的極光就是太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)入地球磁場(chǎng)后引發(fā)的。NASA希望“帕克號(hào)”飛向日冕層，觀測(cè)并記錄太陽(yáng)風(fēng)被加速到超音速的過(guò)程，幫助科學(xué)家預(yù)測(cè)太空天氣的變化。預(yù)測(cè)太空天氣的變化對(duì)人類極為重要，因?yàn)樘?yáng)風(fēng)會(huì)影響地球電離層以及大氣密度，與人類日常生活息息相關(guān)，對(duì)太空飛行器也產(chǎn)生直接的影響。
2、解開日冕的極端高溫之謎。日冕層是太陽(yáng)大氣的最外層，在日全食過(guò)程中，肉眼看到的那個(gè)光圈就是日冕與日珥。日珥是太陽(yáng)表面噴出的熾熱氣流，其厚度達(dá)到了幾百萬(wàn)公里以上。太陽(yáng)的可見(jiàn)表面溫度大約為5500攝氏度，但是日冕的溫度卻超過(guò)百萬(wàn)度，是太陽(yáng)表面的數(shù)百倍。
這就相當(dāng)于一個(gè)火堆，你離火堆越遠(yuǎn)反而溫度越高，科學(xué)家急需解決這個(gè)疑問(wèn)。因此“帕克號(hào)”的任務(wù)之二就是實(shí)地前往日冕找到答案。
3、了解太陽(yáng)高能粒子加速行進(jìn)的機(jī)制。太陽(yáng)高能粒子具備高能量，在20世紀(jì)40年代初就已經(jīng)被觀測(cè)到。太陽(yáng)高能粒子不僅會(huì)對(duì)飛行器的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾和損害，其輻射還會(huì)危及宇航員的生命安全。“帕克號(hào)”的任務(wù)之三就是探索是什么給太陽(yáng)高能粒子加速。
三、“帕克號(hào)”需要克服的難題
“帕克號(hào)”還面臨著兩個(gè)困難：1、由于太陽(yáng)巨大引力的作用，導(dǎo)致太陽(yáng)探測(cè)器離太陽(yáng)越近飛行速度就越快，最終可能撞向太陽(yáng)而毀滅。因此“帕克號(hào)”必須在飛行途中持續(xù)減速而環(huán)繞太陽(yáng)飛行24圈，逐次繞飛太陽(yáng)進(jìn)行所規(guī)劃的越飛越近探測(cè)；
2、“帕克號(hào)”計(jì)劃繞飛太陽(yáng)24圈，并一度到達(dá)距離太陽(yáng)表面上方大約616萬(wàn)公里處，相比于太陽(yáng)直徑約140萬(wàn)公里而言，這個(gè)距離已經(jīng)非常貼近太陽(yáng)了。地球距離太陽(yáng)約1.5億公里，僅獲得了太陽(yáng)輻射能量的22億分之一。而“帕克號(hào)”在616萬(wàn)公里處要面對(duì)比地球強(qiáng)烈520倍的輻射量。
飛行器的溫度估計(jì)會(huì)達(dá)到1400攝氏度，尤其是在接近過(guò)程中，還要飛越溫度超過(guò)百萬(wàn)攝氏度的日冕，因而必須具備完善的防熱降溫措施，才能正常執(zhí)行探測(cè)任務(wù)。
四、向尤金·帕克致敬
這顆最新的太陽(yáng)探測(cè)器之所以名為“帕克號(hào)”，就是為了向太空物理學(xué)家尤金·帕克致敬。這也是NASA首次用在世科學(xué)家的姓名來(lái)命名，之前幾顆的名字都是“麥哲倫”、“伽利略”之類。
尤金·帕克的主要成就是在31歲那年提出了“太陽(yáng)風(fēng)”的概念。他認(rèn)為太陽(yáng)會(huì)向周圍發(fā)射出源源不斷的粒子，如同水流一樣。這個(gè)說(shuō)法一度被認(rèn)為是極度荒謬的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)大家相信太空是個(gè)真空的狀態(tài)，不可能有什么源源不斷的粒子。
甚至連期刊雜志的編輯都認(rèn)為他是個(gè)瘋子，“太陽(yáng)風(fēng)”這篇論文一度被拒絕刊登。尤金·帕克親自到雜志社去抗議，不能因?yàn)榫庉媽?duì)論文結(jié)論假設(shè)的不滿就拒絕刊登。最后雜志社從善如流還是刊登了這篇論文，于是果不其然地引發(fā)了業(yè)內(nèi)的嘲笑。
但時(shí)間到了1962年，NASA發(fā)射的“水手2號(hào)”在飛往金星的途中，測(cè)量到接近太陽(yáng)的日心太空有能量粒子在流動(dòng)，與帕克教授推斷的一樣！
于是乎，尤金·帕克從“地獄掉進(jìn)了天堂”，從一個(gè)被嘲笑的瘋子變成了人人敬仰的科學(xué)家。“太陽(yáng)風(fēng)”也成為一個(gè)專門的名詞。
五、最后的最后
NASA主導(dǎo)的探測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)已經(jīng)將近50年了，對(duì)航空科技的貢獻(xiàn)頗多。未來(lái)十年間，有越來(lái)越多的國(guó)家參與到探測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)中。這顯示了美國(guó)以外的國(guó)家將提供更多與太陽(yáng)相關(guān)的知識(shí)，希望我國(guó)未來(lái)的航空成就也越來(lái)越輝煌。
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