人类首次“触摸”太阳 史上最快航天探测器升空揭秘太阳风暴

加拿大都市网

此绘图显示“帕克太阳探测器”靠近太阳。 美联社
■此绘图显示“帕克太阳探测器”靠近太阳。 美联社
 

有史以来飞得最快的航天探测器“帕克太阳探测器”12日升空,正式开启人类历史上首次进入日冕(太阳大气的最外层)“触摸”太阳之旅。这将成为迄今最“热”的太空探测任务,目标是揭开危险的太阳风暴谜团,以保护地球。

“三、二、一,发射!”在美国太空总署(NASA)人员倒数计时声中,造价15亿美元的“帕克太阳探测器”(Parker Solar Probe)由“三角洲四号”中型火箭运载,于美国东岸时间12日凌晨3时31分,从佛罗里达州卡纳维尔角空军基地顺利发射升空。

■载着“帕克太阳探测器”的“三角洲四号”火箭12日凌晨发射升空。 美联社
 

大小如一部小型汽车

“帕克”重635公斤,大小如一部小型汽车,它依照原定计划,升空后不到一小时,顺利和火箭分离,继续旅程。

按计划,“帕克”将于9月底第一次掠过金星,然后于11月首次抵达近日点。

太空总署说,这时“帕克”距太阳只有36个太阳半径的距离,约2500万公里,其实已经成为史上最靠近太阳的航天器。

“帕克”预定工作寿命七年,其间将环绕太阳24圈,最终将飞至距太阳表面约610万公里的最近点,只有不到十个太阳半径的距离。这意味探测器进入了日冕层内。

日冕是太阳大气的最外层,在这里,带电粒子被加速到超音速并飞离太阳,形成了可能危害地球的太阳风。“帕克”定于12月开始传回相关数据。

人类此前距离太阳最近的飞行任务,由德美两国研制的“太阳神二号”探测器于1976年完成,当时距离太阳表面约4,300万公里。太阳表面温度约摄氏六千度,而位于太阳大气最外层的日冕可达上百万摄氏度,“帕克”如何耐受得住太阳之火而不被烧化呢?

■“帕克太阳探测器”射向天空。 路透社
 

时速高达70万公里

太空总署说,尽管日冕温度高得惊人,但因为物质密度低,可导热粒子稀少,对航天器的影响实际上并没有想像中那么大,这就好像手在热烤箱里能比在热水里坚持更长时间。

按照计算,“帕克”进入日冕后,面向太阳的那一面将仅被加热到约1400摄氏度。

更重要的是,“帕克”面向太阳的一面装有厚约11.4厘米的防热罩,由轻质碳复合泡沫制成,表面涂有白色陶瓷涂料,可反射尽可能多的阳光,使探测器内部的工作环境维持在30摄氏度左右。

当“帕克”飞抵最接近太阳的地方,飞行速度将高达每小时70万公里,成为史上飞得最快的人造物体。按这种速度,只要一分钟就能从华盛顿飞到北京。

作为第一个进入太阳灼热大气层的飞行器,“帕克”将近距离测量太阳外层空间的电场和磁场,研究日冕物质抛射的物理机制和太阳风形成等太阳活动,从而帮助科学家预测危险的太阳风暴。太阳风暴会干扰地球上的电力网。

科学家尚不清楚太阳风中的粒子如何获得加速度。另外,日冕温度远高于太阳表面,这也是一个谜。

借助金星引力 踩“刹车”减速

人类最快的航天器“帕克”接近太阳时,必须借助行星的引力踩“刹车”减速。

“帕克”使用当前世界上推力最大火箭之一“三角洲四号”发射,所用发射能量是前往火星的55倍,比前往位于太阳系边缘的冥王星也多出一倍。 上天后,“帕克”将越飞越快,打破人造物体的飞行速度纪录,在最接近太阳时,一小时就能飞70万公里。

不过,要接近太阳,还必须借助行星的引力踩“刹车”减速。这个行星,就是金星。“帕克”将七次近距离飞掠金星,利用其引力调整轨道并降低速度,从而逐渐靠近太阳。

设四测量仪器助研究

为揭开太阳的神秘面纱,设计者在探测器上设置了四个仪器套件,分别是测量日冕电场和磁场的FIELDS、记录太阳风中粒子速度、密度和温度等数据的SWEAP、直接给日冕拍照的WISPR,以及测量粒子能量及种类的ISIS。

这些研究数据将帮助追踪太阳能量和热量,解开“日冕的数百万度高温是如何形成的?”“太阳风具体是通过怎样的物理过程才加速到超音速状态的?”等困扰著天文学界数十年的疑问。

首以在世科学家命名

“帕克”探测器以91岁高龄的美国物理学家尤金.帕克(Eugene Parker)命名,这位物理学家曾于1958年预测太阳风的存在。今次是美国太空总署(NASA)首次以仍然在世的科学家命名探测项目。

耗资15亿美元打造的“帕克”,是以帕克之名命名,是美国太空总署首度以还在世的科学家为太空探测项目取名。帕克于1958年率先预测太阳风的存在,系现代太阳风和磁重联理论的奠基人,他12日亲眼见证了“帕克”发射升空。

■■物理学家帕克(中)与太空总署人员站在“帕克太阳探测器”前合照。 美联社
 

新加坡《联合早报》报道,“帕克”探测器与地球的通讯主要在飞行至轨道远日端时进行。探测器只能向地球发出“我很好,还在工作”等简短的信息。无法接收地面的指令。

“帕克”探测器原定于7月31日随火箭发射升空,但由于需要更多的时间对探测器的软件进行调试,火箭发射窗口一再延期。

美国太空总署说,“帕克”的任务希望能“革命性改变对太阳的认识”。同时,这项任务也将增进对其他恒星的认识,并有助更准确地预报重大太空天气事件,从而更好地保护人造卫星、太空人及地球上的电网和飞行器等。“帕克”还搭载了一枚微芯片,记录从全球征集的超过110万人的姓名,它们将与科学仪器一同飞向太阳系的中心。

 
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