“帕克”逐日記

林寬雨

它是宇宙中的“大塊頭”，體積是地球的100多萬倍;它是太陽系的中心，很多行星、流星、彗星都得圍著它轉(zhuǎn);它“歲數(shù)”很大，目前已經(jīng)在宇宙中生活了幾十億年;它“呵護”著地球生長，為地球上的生命提供光和熱;它偶爾也會“鬧脾氣”，利用耀斑、黑子等“搞破壞”。它，就是給人們留下了很多疑問的太陽。為了揭開太陽的神秘面紗，科學家們發(fā)射過很多太陽觀測衛(wèi)星和太陽探測器。最近，又有一個太陽探測器帶著人們的期望奔向了太陽，它就是“帕克”太陽探測器。和以往不同的是，這一次， “帕克”會和太陽靠得更近。

開啟“逐日”大冒險

大約在10年前，約翰-霍普金斯大學應用物理實驗室就開啟了“帕克”太陽探測器的設計工作。“帕克”探測器原定的發(fā)射時間是2015年，后來又被推遲到了2018年。如今，在漫長的等待后，“帕克”太陽探測器最終于美國當?shù)貢r間8月12日凌晨3時31分發(fā)射升空，開啟了將要歷時7年的“逐日”大冒險。

在這7年里，“帕克”在太空留下的足跡大約是這樣的：第一階段完成發(fā)射任務，時間是從2018年8月12日-8月19日（美國當?shù)貢r間），“帕克”正式開始奔向太陽;第二階段，時間來到2018年秋天，跟末來的太空伙伴金星初次邂逅;第三階段，在2018年冬天至2024年冬天的時間段中， “帕克”太陽探測器會遇見金星7次，繞太陽轉(zhuǎn)22圈并到達距離太陽600多萬千米的地方;第四階段，繼續(xù)繞太陽轉(zhuǎn)圈并完成一些探測任務后謝幕。

全副武裝，和太陽“親密接觸”

想和太陽這么“親近”，如果不做好充分準備，太陽“熱情的擁抱”很快就能將它融化。為了圓滿完成自己的使命，“帕克”太陽探測器也做了不少工作。

走“清涼路線”

在“帕克”的行動路線中有一個叫日冕的區(qū)域，這是太陽大氣層中非常熱的一個區(qū)域，物質(zhì)溫度超過了56萬℃。為了在這個熾熱的區(qū)域里完成任務， “帕克”太陽探測器選擇了一條“清涼的行動路線”。在介紹這條路線前，我們必須明白一件事，就是“高溫并不等于高熱量”。對于這個不等式，美國約翰-霍普金斯大學工程師貝奇·康登給出了解釋：溫度與粒子移動速度有關，而熱量則與粒子傳輸?shù)目偰芰坑嘘P。就是說即使粒子通過快速移動產(chǎn)生了高溫，但如果它們的數(shù)量不多依舊不會傳遞太多能量，也就不會產(chǎn)生很多熱量。所以“帕克”要走的“清涼路線”就是日冕區(qū)域里粒子密度很低的地方。

自備“太陽傘”

不過，太陽的“熱情”可不是浪得虛名，即便選擇了“清涼路線”，依然能感受到來自太陽的超過1 000℃的“熱情擁抱”，為了應對這份“熱情”， “帕克”準備了一把大大的“太陽傘”。這把“太陽傘”是一個為“帕克”太陽探測器“量身打造”的直徑約2.4米、厚度約115毫米的隔熱罩。隔熱罩由兩塊碳板和夾在碳板中間的一塊碳復合泡沫構(gòu)成，在其外側(cè)還有一層白色的陶瓷涂料。據(jù)說，這種隔熱罩的隔熱效果很好，位于隔熱罩背后的機身可以保持在30℃左右的舒適環(huán)境中。

簡單實用的“空調(diào)”

除了“太陽傘”， “帕克”還自備了一個“空調(diào)”，這個“空調(diào)”的“家庭成員”包括：去離子水冷卻劑、防止冷卻劑凍結(jié)的加熱罐和散熱器、 “幫忙”冷卻的鋁散熱片和冷卻劑循環(huán)泵。在探測器接近太陽的過程中，這個“空調(diào)”可以給暴露在“太陽傘”外的太陽能陣列和儀器降溫。

除了降溫設備， “帕克”還配備了熔點極高，可以測量太陽風離子和電子通量以及流動角度的“法拉第杯”傳感器，還有由鈮制成并用藍寶石水晶管懸掛的電線，以及用于拍照的名為“Whisper”的白光成像儀，可在“帕克”高速接近太陽時進

“帕克”太陽探測器為什么要繞著太陽轉(zhuǎn)圉？

“帕克”繞太陽轉(zhuǎn)那么多圈，是在“炫耀”自己的飛行技術嗎？當然不是，這樣繞圈是最經(jīng)濟的飛行方式。在7次遇見金星的過程中，“帕克”可以借助它的引力助推進行減速?！氨尘x鄉(xiāng)”、離家“千里之外”的“帕克”為了完成自己的探索夢想一切還得“從儉”。

距日600多萬千米是不是有點遠？

600多萬千米，乍一昕這個數(shù)字感覺好像很遙遠，但實際上這個距離和太陽已經(jīng)很近了。大家可能想象不到，地球和太陽之間的距離是1.5億千米左右。在八大行星里離太陽最近的水星距離太陽也有4 600萬千米，而“帕克”和太陽表面的最近距離僅僅是水星和太陽之間距離的1/7左右。行成像。

“刺探”太陽的秘密

靠得那么近， “帕克”太陽探測器自然耍弄清楚幾個太陽的秘密。比如，太陽大氣層從里向外分為光球?qū)印⑸驅(qū)雍腿彰釋?，按照常識來說，距離太陽表面越遠，溫度應該越低。但事實卻恰好相反，最外側(cè)的日冕層溫度要遠遠高于光球?qū)拥臏囟?，為什么會出現(xiàn)這種情況？又如，由太陽噴射出的熾熱的帶電粒子風，即太陽風，它的源頭的磁場結(jié)構(gòu)是什么樣的？它從哪里得到的能量？這種時速可以達到百萬千米的粒子風又為什么在靠近太陽表面的地方不展示“威力”，到達太陽系行星時卻成了名副其實的“狂風”？

此外， “帕克”和太陽風的“緣分”不僅在于它要探索太陽風，它的名字由來也和太陽風有關系?！芭量恕碧柼綔y器是以美國天文學家、芝加哥大學榮譽退休教授、現(xiàn)年90歲的帕克命名的。而帕克恰好是太陽風科學的先驅(qū)人物，他早在1958年就預測到了太陽風的存在。值得一提的是， “帕克”也是美國國家航空航天局首個以在世人物命名的太陽探測器。

鏈接：中國的“逐日”計劃

各個國家都在想方設法去“刺探”太陽的秘密，我們國家也在不斷開拓研究太陽的計劃。為了探索太陽，科學家們已經(jīng)制定了很多計劃，從太陽活動的微觀規(guī)律和宏觀規(guī)律這兩個方面來研究太陽，比如“太陽顯微”計劃和“太陽全景”計劃。從名字我們就能猜出，前者主要研究太陽的“私密生活”，而后者更關注太陽的“大動作”。

事實也確實如此， “太陽顯微”計劃主要研究太陽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與演化、日冕結(jié)構(gòu)、爆發(fā)過程的粒子加速機制等問題;而“太陽全景”計劃則是關注太陽的大尺度特征、耀斑的特征、日冕物質(zhì)拋射的全球特征等問題。計劃制定好了，下一步就是行動了。我國預計于2022年發(fā)射先進天基太陽天文臺，這是我國首顆專門用于太陽觀測的衛(wèi)星，相信它會按照科學家們制定的計劃探索出太陽更多的秘密。

在科學家們的太陽探測計劃中還有“太陽哨兵”“太陽軌道器”等利器準備去“窺探”太陽的秘密。相信，隨著科技的發(fā)展、研究的深入，終能揭開太陽神秘的面紗。