飛向太陽(yáng)的人類探測(cè)器

賽先生

美國(guó)宇航局為紀(jì)念天文學(xué)家在歷史上做出的杰出貢獻(xiàn)，常以天文學(xué)家的姓氏命名航天器，如哈勃空間望遠(yuǎn)鏡、錢德拉X射線天文臺(tái)（此兩物均在太空，而非陸地上）等，而尤金·派克是首位在世時(shí)就獲此殊榮的科學(xué)家。2017年，美國(guó)宇航局命名了派克太陽(yáng)探測(cè)器，以感謝尤金·派克先生在20世紀(jì)50年代創(chuàng)建了太陽(yáng)風(fēng)、日冕等系統(tǒng)理論。

太陽(yáng)風(fēng)、日冕是什么呢？為什么這么重要？

日冕是太陽(yáng)大氣的最外層，像太陽(yáng)的熱氣，從太陽(yáng)表面向四周散發(fā)，可以延綿至數(shù)百萬(wàn)公里之外。日冕自身比較暗，因此我們平常看不到它，就像燈泡，我們只看到耀目的光，卻看不到它散發(fā)的熱氣。只有日全食時(shí)，月亮擋住了太陽(yáng)，日冕的光芒才會(huì)顯露出來(lái)。

日冕像一層輕薄的細(xì)紗，甚至像漂亮的花邊，給太陽(yáng)周圍扎上了一圈，花紋有的像指紋，有的像小鳥的羽毛。

貌似柔弱的日冕實(shí)際上火爆異常，溫度高達(dá)1 000 000℃～2 000 000℃。太陽(yáng)表面才不過(guò)5 500℃，太陽(yáng)散發(fā)的熱氣居然比太陽(yáng)本身的溫度更高！高200多倍呢！生活中，我們見過(guò)熱氣比熱源更熱的事例嗎？從來(lái)沒(méi)有。正如烤火取暖，再怕冷的人都不敢把手伸進(jìn)火爐里，可日冕卻顛覆了生活常理。離太陽(yáng)表面百萬(wàn)公里的地方反而比太陽(yáng)表面更熾熱，其熱能從何而來(lái)？

日冕已讓人迷惑不解，而從它這里生出的太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)風(fēng)暴更是詭異，它們給圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的行星帶來(lái)了巨大的災(zāi)難，有的甚至是滅頂之災(zāi)。

40億年前，火星的環(huán)境堪比今日的地球，除了有廣袤的土地，還有碧波萬(wàn)頃的汪洋大海。但火星怎么會(huì)衰敗到今天這般干涸，寸草不生呢？2015年，美國(guó)天文學(xué)家找到了答案：從日冕中產(chǎn)生的太陽(yáng)風(fēng)沒(méi)日沒(méi)夜地刮，太陽(yáng)風(fēng)暴不時(shí)襲擊，漸漸刮去、剝落了火星的大氣層，沒(méi)有大氣外衣的保護(hù)，火星上的海洋和湖泊逐漸蒸發(fā)、消失。所以40億年后的今天，火星與地球截然是沙漠與綠洲之別。

我們的地球幸而有堅(jiān)實(shí)的磁氣圈保護(hù)，才抵擋得住太陽(yáng)風(fēng)暴的肆虐，但也有受傷害的記錄。如1859年9月，太陽(yáng)風(fēng)暴毀壞了地球上的電報(bào)設(shè)施，致使歐洲和北美的電報(bào)系統(tǒng)癱瘓——這就是歷史上的卡靈頓事件；1989年3月，太陽(yáng)風(fēng)暴部分損壞了地球上的電力設(shè)備，導(dǎo)致加拿大魁北克省電力中斷9小時(shí)，600萬(wàn)人受到影響；它還干擾過(guò)我們的無(wú)線電、衛(wèi)星通信，致使股票中止交易；它還會(huì)危害太空中宇航員的安全等。如何對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，減少它對(duì)人類社會(huì)的破壞，這些都是科學(xué)家要做的事。

2018年8月12日下午3時(shí)31分，美國(guó)宇航局向太陽(yáng)發(fā)射了派克太陽(yáng)探測(cè)器，讓它進(jìn)入日冕內(nèi)實(shí)地考察，觀察太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)風(fēng)暴如何生成又如何發(fā)威。這是人類歷史上首個(gè)進(jìn)入日冕的航天器，它離太陽(yáng)表面的最近距離是630萬(wàn)公里。這是一種新型的耐熱航天器，與其他太空探測(cè)器相比，它更接近太陽(yáng)表面。它將在灼熱的太陽(yáng)表面大約600萬(wàn)公里內(nèi)飛行，相比先前的飛行器靠近7倍。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，探測(cè)器將以每小時(shí)724 205公里的速度飛馳，在大約7年的時(shí)間里，它將在太陽(yáng)附近完成24次軌道運(yùn)行，并經(jīng)過(guò)金星7次。

派克太陽(yáng)探測(cè)器的外形像個(gè)花瓶，大小像一輛小汽車。它在灼熱的日冕區(qū)運(yùn)行，不怕被高溫熔化掉？原來(lái)，探測(cè)器頭頂有一塊隔熱板，厚約12厘米，由碳復(fù)合材料制成，能抵擋1 400℃的高溫，它還自帶冷卻系統(tǒng)，能使探測(cè)器內(nèi)接近室溫。因此，盡管日冕區(qū)既有高溫又有高輻射，探測(cè)器內(nèi)的儀器卻能等閑視之，仍正常進(jìn)行工作。

早在20世紀(jì)50年代，天文學(xué)家們就夢(mèng)想能制造一個(gè)探測(cè)器，到日冕去實(shí)地看個(gè)究竟，但當(dāng)時(shí)沒(méi)法制造出抗高溫探測(cè)器。直到現(xiàn)在，當(dāng)材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件都邁上了更新更高的臺(tái)階后，人類才走近太陽(yáng)，揭開日冕神秘面紗的時(shí)候才終于到來(lái)了。