帕克探測(cè)器

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美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的帕克太陽探測(cè)器于2018年8月12日凌晨3時(shí)31分，由美國(guó)聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的Delta-4重型火箭在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射升空，開始進(jìn)行為期7年的追日之旅。此次探索，將是人造航天器首次最近距離抵達(dá)太陽的大氣層。

三大任務(wù)

為何要探索太陽？這是所有人的疑問。

追逐和探索太陽不僅有千難萬阻，而且風(fēng)險(xiǎn)特別大。帕克是一艘宇宙飛船，即航天器，造價(jià)15億美元，此次它的探訪太陽之旅要進(jìn)入太陽大氣層，但即便只是太陽表面，最低溫度也達(dá)到攝氏4500度，在此條件下，無論是肉身還是鋼筋鐵骨，還未進(jìn)入太陽大氣層，頃刻間就會(huì)化為灰燼。

所以，帕克不是觸摸太陽，更不是去親吻太陽，只不過是到太陽邊上觀望，而且有7年的漫長(zhǎng)探測(cè)旅程。弄得不好，帕克也有可能被太陽的高溫吞噬。因此，這次人類的赴約注定不會(huì)浪漫和美艷，但卻非常有意義。

與太陽約會(huì)當(dāng)然要先了解太陽系中這個(gè)“老大哥”的現(xiàn)狀、外貌和內(nèi)涵，更要理解八大行星與這顆當(dāng)家恒星的關(guān)系;最重要的是，要了解這顆“老大哥”恒星對(duì)地球的影響，準(zhǔn)確地說，就是了解太陽如何作用和影響于地球上的人類和其他生物。

今天的人們并不滿足于地球萬物的生存只能依賴于陽光的照耀等常識(shí)，而是希望除了知道太陽的結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)當(dāng)了解太陽的活動(dòng)。現(xiàn)在，僅有關(guān)太陽活動(dòng)方面就有許多關(guān)注的熱點(diǎn)，例如太陽黑子、太陽耀斑、太陽風(fēng)、日冕物質(zhì)拋射、太陽磁場(chǎng)、星際磁場(chǎng)、磁波與行星軌道、太陽周期、黑子周期和太陽磁場(chǎng)逆轉(zhuǎn)周期等。

太陽活動(dòng)的這些熱點(diǎn)每一項(xiàng)都不僅影響地球與地球上的人和生物，也與銀河系和宇宙中的其他星球相互作用，從宏觀和微觀上或大或小、或多或少地與人類的生活發(fā)生聯(lián)系。

按照NASA太陽物理研究所科學(xué)部門副主任阿力克謝·揚(yáng)（Alex Young）的解釋，此次帕克探測(cè)器的任務(wù)主要有三個(gè)，一是探索太陽風(fēng)的速度，二是觀察太陽風(fēng)暴原理，三是了解日冕層的溫度為何如此高。這三項(xiàng)探索或研究是緊密聯(lián)系在一起的。而且，這些任務(wù)是建立在過去人們對(duì)太陽觀察和研究的基礎(chǔ)之上的。

其中，探索太陽風(fēng)的速度就意義重大。太陽探測(cè)器帕克就是以美國(guó)已故天文學(xué)家、芝加哥大學(xué)教授尤金·帕克（Eugene Parker）的名字命名的。帕克在20世紀(jì)50年代提出了太陽風(fēng)理論，并預(yù)測(cè)帕克螺旋（Parker spiral）的存在。

2017年5月31日，在芝加哥大學(xué)舉辦的紀(jì)念帕克的會(huì)議中，NASA就宣布把太陽探測(cè)器+（Solar Probe Plus）的任務(wù)改命名為帕克太陽探測(cè)（Parker Solar Probe）。過去，人們初步了解到，太陽風(fēng)是由太陽“吹出”的粒子流，它的加熱加速與日冕的加熱問題聯(lián)系在一起是空間物理的重大課題之一。

盡管人們把預(yù)言太陽風(fēng)的存在歸功于帕克，但帕克本人并不如此認(rèn)為，因?yàn)樗?958年提出太陽風(fēng)概念以前，已經(jīng)有太陽風(fēng)存在的證據(jù)。

20世紀(jì)初，挪威科學(xué)家伯克蘭（KristianBirkeland）就提出地球的極光是由來自太陽連續(xù)的粒子流引起，后來德國(guó)科學(xué)家比爾曼（Ludwig Biermann）對(duì)彗尾的逆太陽方向現(xiàn)象（無論彗星運(yùn)動(dòng)方向是朝向太陽還是遠(yuǎn)離太陽，其尾部總是指向遠(yuǎn)離太陽的方向）開展相關(guān)研究，推測(cè)是太陽吹出來的穩(wěn)定的粒子流壓迫彗尾產(chǎn)生了這個(gè)現(xiàn)象，而且粒子流沿著太陽徑向從各個(gè)方向流出，速度在500～1500千米/秒。比爾曼推測(cè)的這個(gè)速度直到今天都被認(rèn)為是比較靠譜的，但還是需要帕克號(hào)太陽探測(cè)器的實(shí)證研究來證實(shí)。

后來，帕克的博士論文導(dǎo)師、加州理工大學(xué)教授戴維斯（Leverett Davis）又在1955年提出，是“太陽微粒輻射”把恒星際介質(zhì)推出去，在太陽周圍形成以太陽微粒為主的空間。所以，太陽風(fēng)在過去稱為太陽微粒，帕克的貢獻(xiàn)是，第一次提出太陽微粒是一種粒子流，是一種流體模型，并在1958年提出這一流體模型時(shí)，把它稱為太陽風(fēng)，這個(gè)術(shù)語和概念沿用至今。

帕克進(jìn)入日冕后，面向太陽的那一面將僅升溫到約1400攝氏度，但是，帕克太陽探測(cè)器包裹了厚約11.45厘米的隔熱罩，由輕質(zhì)碳復(fù)合泡沫制成，表面涂有白色陶瓷涂料，可反射盡可能多的陽光，使探測(cè)器內(nèi)部的溫度可維持在30攝氏度左右。

與太陽風(fēng)密切相關(guān)的就是太陽風(fēng)暴，因?yàn)橐话闾栵L(fēng)的能量爆發(fā)來自太陽耀斑或其他被稱為“太陽風(fēng)暴”的氣候現(xiàn)象。太陽風(fēng)暴是太陽大氣中發(fā)生的持續(xù)時(shí)間短暫、規(guī)模巨大的能量釋放現(xiàn)象，主要通過增強(qiáng)的電磁輻射、高能帶電粒子流和等離子體云等三種形式釋放。之后可以引發(fā)地球空間高能電子暴、熱等離子體注入、電離層暴、高層大氣密度增加等多種空間環(huán)境擾動(dòng)事件，對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行、導(dǎo)航通信和地面系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的影響。

日冕是太陽大氣的最外層，厚度達(dá)到幾百萬千米以上。日冕層的溫度極高，可達(dá)100萬～200萬攝氏度。同時(shí)日冕上有冕洞，冕洞是太陽風(fēng)的風(fēng)源。所以，太陽風(fēng)、太陽風(fēng)暴和日冕層是密切相關(guān)的。

太陽是如此熾熱，任何對(duì)它有親近舉動(dòng)的人和物體都會(huì)頃刻間被熱化，因?yàn)樗拇髿鈱又凶畹蜏囟纫部赡苓_(dá)到4500攝氏度。那么，帕克太陽探測(cè)器如何才能接近太陽，或進(jìn)入太陽的大氣層？

逐日七年

太陽的結(jié)構(gòu)從內(nèi)向外分為核心、輻射區(qū)、對(duì)流層、光球?qū)印⑸驅(qū)?、日冕層，后三層則構(gòu)成了太陽的大氣層。然而，太陽的高溫在大氣層中的分布并非依據(jù)從內(nèi)向外遞減的原則。太陽大氣的最低溫度攝氏4500度只不過是色球?qū)舆吘壍臏囟龋欢搅俗钔鈱拥娜彰釋拥牡讓舆吔纾瑴囟瓤蛇_(dá)到攝氏100萬～200萬度。