“摸一摸”太阳，已不仅仅是梦想！人类首次成功发射进入太阳外层大气的探测器
▲“帕克”太阳探测器艺术画（来源：NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben）
北京时间8月12日15:31（美国东部时间8月12日03:31），美国航天局在卡纳维拉尔角37号发射台利用德尔塔4重型（Delta IV Heavy）火箭将“帕克”太阳探测器发射升空，开启了一项人类从未尝试过的任务——触摸太阳。
昨天由于氮气容器压力警报，“帕克”延迟了24小时升空，今天它终于踏上了伟大的科学之旅。“帕克”探测器一方面有望揭开太阳风神秘面纱，另一方面人类终于可以自豪地说“太阳系内所有类型的天体，我们都已到过了！”
▲搭载“帕克”探测器的德尔塔4重型火箭起飞瞬间（来源：NASA）
太阳迄今还是一个谜
太阳，是整个太阳系能量的来源，养育了地球的芸芸众生。单靠人类肉眼，大部分时间里我们都不敢正视太阳，即便使用一些合适的设备，我们看到的太阳也只是一个明亮的圆盘，而事实上太阳远比我们所见到的复杂得多。
▲2017年8月21日美国日全食（来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Gopalswamy）
太阳核心温度高达约1500万℃，其内部究竟是什么样？目前，科学家恐怕还只能依靠科学工具去想象。那么外层结构是否能看清呢？太阳的大气从内到外可以分为三个层次，光球层、色球层和日冕，事实上我们通常看到的仅仅是最底部光球层，温度也高达5800℃。只有当我们置身日全食的阴影下，光球层和日冕才能为我们肉眼所见。
太阳是一颗活跃的恒星，每时每刻都在向外喷射光，还有带电粒子，这被科学家称为“太阳风”。太阳风看不见、摸不着，但影响却极为广泛，即便在冥王星轨道之外，依然能明显感觉到它的存在。
▲太阳风效果图（来源：NASA’s Goddard Space Flight Center）
地球上所观测到的日冕，一定程度上呈现了太阳风的样子。然而，日冕也恰恰是太阳上最为神秘的区域之一。由于夹杂着大量的带电粒子，使得远离太阳核心的日冕，反而温度高达上百万摄氏度。
派使者“触摸”太阳
太阳既然如此神秘，人类可否派一个“代表”去摸一摸太阳？“帕克”就是这样一位人类派往太阳的使者。
它的命名来自著名太阳物理学家尤金·帕克，他曾在1958年率先预言了太阳风存在，这也是NASA第一次以在世科学家名字命名一个探测器。
▲日冕模拟动画（来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Lisa Poje/Genna Duberstein）
“帕克”并不是人类第一个太阳探测器，但是第一个准备触摸太阳的探测器。当然这个触摸并不是在太阳表面“着陆”，而是走到离太阳尽可能近的地方，进入太阳的外层大气日冕中，即距离太阳表面只有600万公里的地方。
去往太阳必须要解决隔热问题，材料科学的进步让“触摸太阳”变成可能。工程师为“帕克”设计了一套由碳复合泡沫材料制成的特殊盾牌——直径约8英尺（约2.3米）厚达4.5英寸（约114毫米）的防热罩，这让“帕克”在超过1400℃的环境中依然保持30℃的“体温”。除此以外，飞船上还有一套精密的水循环系统，只需要一瓶子矿泉水就能让飞船有效降温。
▲搭载“帕克”探测器的德尔塔4重型火箭起飞瞬间（来源：NASA）
“帕克”探测器上主要搭载了4件科学仪器。第一台是广角相机WISPR，将在飞越太阳时进行拍照，近距离地观察日珥等太阳活动。第二件设备叫FIELD，专注于观察太阳大气的电磁场，帮助科学家研究它与高能等离子体如何相互作用，从而向周围释放太阳风。第三件设备是太阳风电子、α粒子和质子探测仪SWEAP，将对太阳风中的粒子进行取样，测量诸如速度、温度这些信息。还有一台是综合科学探测仪ISʘIS，希望找出太阳风速度如此之快的原因。
可见，“帕克”探测器的目标直指太阳风。太阳风对地球周围空间天气起决定性作用，而空间天气不仅对人造卫星，对人类太空活动有直接影响，也会对地面无线电通信（尤其是短波）产生直接影响，甚至是地面电力设施。
前往太阳的旅程也并非如形象中那么容易。“帕克”的工作轨道是个很大的椭圆，近日点在距离太阳几百万公里的地方，远日点则在金星轨道附近，这样做也是为了延长探测器寿命，并且可以研究与太阳不同距离的太阳风的情况。
▲“帕克”接受太阳高能粒子“洗礼”的艺术想象画（来源：NASA’s Goddard Space Flight Center）
根据计划，“帕克”将持续工作7年时间，总耗资约15亿美元。太阳现在正处于活动宁静期，如此以来“帕克”可以撑到下一个太阳的活跃期，这样建立起很好的前后对照，有助于我们全面了解太阳风的变化规律。
“探测太阳”中国卫星加紧研制
解开太阳的奥秘，中国科学家也不甘落后。今年7月4日，中国科学院在北京怀柔科学城宣布 启动的“空间科学（二期）” 战略性先导科技专项，就瞄准了宇宙和生命起源与演化、太阳系与人类的关系两大科学前沿，其中有一些项目将在太阳磁场与爆发的关系、太阳风-磁层相互作用规律等方向开展卫星研制。
▲正在进行测试的“帕克”探测器（来源： NASA/Bill Ingalls）
比如，列入专项的先进天基太阳天文台（ASO-S）是我国首颗空间太阳专用观测卫星，将揭示太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射（一磁两暴）的形成及相互关系。而太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）则由中欧科学家联合提出和研制，将可对向阳侧磁层顶、极尖区和地球极光进行全景成像，同时对地磁场和等离子体进行原位测量，提高人类对太阳活动与地球磁场变化相互关系的认知。
“空间科学（二期）”先导专项负责人、中国科学院国家空间科学中心主任王赤介绍，这些专项将聚集国内优秀科学家和工程团队，持续探索太阳的奥秘，为我国在该领域早日跻身世界先进行列，做出不可替代的历史性贡献。
作者：施韡 许琦敏
编辑：郝梦夷
责任编辑：樊丽萍
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