人類首次「觸摸」太陽 史上最快航天探測器升空揭秘太陽風暴

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此绘图显示“帕克太阳探测器”靠近太阳。 美联社
■此繪圖顯示「帕克太陽探測器」靠近太陽。 美聯社
 

有史以來飛得最快的航天探測器「帕克太陽探測器」12日升空,正式開啟人類歷史上首次進入日冕(太陽大氣的最外層)「觸摸」太陽之旅。這將成為迄今最「熱」的太空探測任務,目標是揭開危險的太陽風暴謎團,以保護地球。

「三、二、一,發射!」在美國太空總署(NASA)人員倒數計時聲中,造價15億美元的「帕克太陽探測器」(Parker Solar Probe)由「三角洲四號」中型火箭運載,於美國東岸時間12日凌晨3時31分,從佛羅里達州卡納維爾角空軍基地順利發射升空。

■載着「帕克太陽探測器」的「三角洲四號」火箭12日凌晨發射升空。 美聯社
 

大小如一部小型汽車

「帕克」重635公斤,大小如一部小型汽車,它依照原定計劃,升空後不到一小時,順利和火箭分離,繼續旅程。

按計劃,「帕克」將於9月底第一次掠過金星,然後於11月首次抵達近日點。

太空總署說,這時「帕克」距太陽只有36個太陽半徑的距離,約2500萬公里,其實已經成為史上最靠近太陽的航天器。

「帕克」預定工作壽命七年,其間將環繞太陽24圈,最終將飛至距太陽表面約610萬公里的最近點,只有不到十個太陽半徑的距離。這意味探測器進入了日冕層內。

日冕是太陽大氣的最外層,在這裡,帶電粒子被加速到超音速並飛離太陽,形成了可能危害地球的太陽風。「帕克」定於12月開始傳回相關數據。

人類此前距離太陽最近的飛行任務,由德美兩國研製的「太陽神二號」探測器於1976年完成,當時距離太陽表面約4,300萬公里。太陽表面溫度約攝氏六千度,而位於太陽大氣最外層的日冕可達上百萬攝氏度,「帕克」如何耐受得住太陽之火而不被燒化呢?

■「帕克太陽探測器」射向天空。 路透社
 

時速高達70萬公里

太空總署說,儘管日冕溫度高得驚人,但因為物質密度低,可導熱粒子稀少,對航天器的影響實際上並沒有想像中那麼大,這就好像手在熱烤箱里能比在熱水裡堅持更長時間。

按照計算,「帕克」進入日冕後,面向太陽的那一面將僅被加熱到約1400攝氏度。

更重要的是,「帕克」面向太陽的一面裝有厚約11.4厘米的防熱罩,由輕質碳複合泡沫製成,表面塗有白色陶瓷塗料,可反射儘可能多的陽光,使探測器內部的工作環境維持在30攝氏度左右。

當「帕克」飛抵最接近太陽的地方,飛行速度將高達每小時70萬公里,成為史上飛得最快的人造物體。按這種速度,只要一分鐘就能從華盛頓飛到北京。

作為第一個進入太陽灼熱大氣層的飛行器,「帕克」將近距離測量太陽外層空間的電場和磁場,研究日冕物質拋射的物理機制和太陽風形成等太陽活動,從而幫助科學家預測危險的太陽風暴。太陽風暴會干擾地球上的電力網。

科學家尚不清楚太陽風中的粒子如何獲得加速度。另外,日冕溫度遠高於太陽表面,這也是一個謎。

藉助金星引力 踩「剎車」減速

人類最快的航天器「帕克」接近太陽時,必須藉助行星的引力踩「剎車」減速。

「帕克」使用當前世界上推力最大火箭之一「三角洲四號」發射,所用發射能量是前往火星的55倍,比前往位於太陽系邊緣的冥王星也多出一倍。 上天后,「帕克」將越飛越快,打破人造物體的飛行速度紀錄,在最接近太陽時,一小時就能飛70萬公里。

不過,要接近太陽,還必須藉助行星的引力踩「剎車」減速。這個行星,就是金星。「帕克」將七次近距離飛掠金星,利用其引力調整軌道並降低速度,從而逐漸靠近太陽。

設四測量儀器助研究

為揭開太陽的神秘面紗,設計者在探測器上設置了四個儀器套件,分別是測量日冕電場和磁場的FIELDS、記錄太陽風中粒子速度、密度和溫度等數據的SWEAP、直接給日冕拍照的WISPR,以及測量粒子能量及種類的ISIS。

這些研究數據將幫助追蹤太陽能量和熱量,解開「日冕的數百萬度高溫是如何形成的?」「太陽風具體是通過怎樣的物理過程才加速到超音速狀態的?」等困擾著天文學界數十年的疑問。

首以在世科學家命名

「帕克」探測器以91歲高齡的美國物理學家尤金.帕克(Eugene Parker)命名,這位物理學家曾於1958年預測太陽風的存在。今次是美國太空總署(NASA)首次以仍然在世的科學家命名探測項目。

耗資15億美元打造的「帕克」,是以帕克之名命名,是美國太空總署首度以還在世的科學家為太空探測項目取名。帕克於1958年率先預測太陽風的存在,系現代太陽風和磁重聯理論的奠基人,他12日親眼見證了「帕克」發射升空。

■■物理學家帕克(中)與太空總署人員站在「帕克太陽探測器」前合照。 美聯社
 

新加坡《聯合早報》報道,「帕克」探測器與地球的通訊主要在飛行至軌道遠日端時進行。探測器只能向地球發出「我很好,還在工作」等簡短的信息。無法接收地面的指令。

「帕克」探測器原定於7月31日隨火箭發射升空,但由於需要更多的時間對探測器的軟件進行調試,火箭發射窗口一再延期。

美國太空總署說,「帕克」的任務希望能「革命性改變對太陽的認識」。同時,這項任務也將增進對其他恆星的認識,並有助更準確地預報重大太空天氣事件,從而更好地保護人造衛星、太空人及地球上的電網和飛行器等。「帕克」還搭載了一枚微芯片,記錄從全球徵集的超過110萬人的姓名,它們將與科學儀器一同飛向太陽系的中心。

 
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