人類踏上“觸摸太陽之旅”

本報特約記者 魏云峰　本報記者 馬俊

北京時間12日15時31分，隨著美國“德爾塔-4”重型運載火箭的巨大轟鳴，人類開始了“觸摸”太陽的首次嘗試。美國有線電視新聞網(wǎng)（CNN）稱，伴隨火箭升空的是舉世矚目的“帕克”太陽探測器，它將在未來7年內(nèi)多次近距離接近太陽，甚至進(jìn)入太陽外層的日冕，以探索太陽這顆離我們最近恒星的諸多謎團(tuán)。

并不是直飛向太陽

CNN稱，“帕克”探測器是人類首次嘗試正式造訪恒星，但它的“太陽之旅”并不順利。按照美國航空航天局的規(guī)劃，它原定于北京時間11日發(fā)射升空，但在發(fā)射前的最后時刻因火箭狀態(tài)異常而被迫叫停，推遲了1天后才從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角升空。

美國《紐約時報》注意到，探測器罕見地以美國天體物理學(xué)家尤金·帕克的姓氏命名，這是“美國航空航天局第一次用健在人物的名字命名航天器”，以表彰他在該領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。據(jù)介紹，上世紀(jì)50年代，科學(xué)界認(rèn)為地球到太陽之間是徹底的真空，帕克在1958年準(zhǔn)確地預(yù)言太陽風(fēng)的存在，并建立了構(gòu)成太陽風(fēng)的等離子體、磁場和高能粒子的復(fù)雜系統(tǒng)。

報道稱，這個探測器的大小與汽車相仿，整個項目耗資高達(dá)15億美元，它能比其他探測器更靠近太陽，將幫助科學(xué)家更多了解太陽日冕層、太陽風(fēng)等。

中國航天專家龐之浩12日告訴《環(huán)球時報》記者，與普通人的想象不同，“帕克”升空后并不是直飛太陽，而是駛向金星，以便通過金星的引力作用改變探測器的速度和軌道，小心翼翼地逐漸靠近太陽的大氣層，防止探測器受到太陽巨大引力的影響，一頭栽進(jìn)太陽中損毀。按照規(guī)劃，它將在2025年6月14日第二十四次飛至近日點，執(zhí)行最后一次探日任務(wù)，屆時與太陽光球?qū)拥木嚯x只有600萬公里（已經(jīng)進(jìn)入日冕），完成人類首次“觸摸太陽”的夢想。同時它的最終飛行速度達(dá)到約每秒200公里，成為“移動速度最快的人造物體”。

“帕克”試圖探索的太陽之謎

為何科學(xué)家要花費這樣的心思和經(jīng)費去“觸摸太陽”呢？龐之浩解釋說，作為距離地球最近的恒星，太陽不但是維持地球一切生命的基礎(chǔ)，它的一舉一動也對地球有極大影響。例如太陽耀斑爆發(fā)會產(chǎn)生大量紫外線、X射線、γ射線和高能帶電粒子，能擾亂地球磁場甚至傷害地球上的生物。這次“帕克”的核心探索內(nèi)容之一——太陽風(fēng)抵達(dá)地球時，會破壞通信設(shè)施、干擾宇宙飛船、甚至影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。

據(jù)介紹，所謂太陽風(fēng)是指從太陽上層大氣向整個太陽系不斷射出的超音速等離子體帶電粒子流，它的時速可以達(dá)到每小時數(shù)百萬公里。但令人驚奇的是，太陽風(fēng)從太陽表面剛噴發(fā)時速度還沒這么快，但當(dāng)它抵達(dá)太陽系行星時，卻變成了真正的“狂風(fēng)”。究竟是什么讓太陽風(fēng)在擴(kuò)散過程中不斷加速，科學(xué)家至今仍未找到原因。

“帕克”試圖解開的另一個神奇現(xiàn)象是“日冕之謎”。龐之浩介紹說，太陽大氣從里向外分為光球?qū)印⑸驅(qū)?、過渡區(qū)和日冕，其中光球?qū)訙囟燃s為6000度，而日冕的溫度可以高達(dá)200萬度。根據(jù)常識，離太陽表面越遠(yuǎn)溫度應(yīng)該越低，但日冕的溫度比太陽表面溫度還要高上數(shù)百倍。這個奇特的現(xiàn)象多年來一直困擾著科學(xué)家。

“帕克”將攜帶五種科學(xué)儀器，借助近距離“觸摸”太陽的機(jī)會，能更清晰地“看見”太陽風(fēng)從原來亞音速達(dá)到超音速的加速過程，同時對日冕進(jìn)行測量與取樣。

眾多手段保安全

可以想象的是，要近距離靠近炙熱的太陽，忍受高溫是“帕克”必須經(jīng)歷的第一道難關(guān)。龐之浩介紹說，幸運的是，雖然日冕溫度高達(dá)上百萬度，但它的密度很小，因此探測器只會與較少的炙熱粒子相互作用，不會接收到太多熱量，面朝太陽的防熱罩表面“只會”被加熱到1400度。

即便如此，1400度的高溫也足以讓普通鑄鐵融化。美國航空航天局專門為“帕克”研制了一個直徑2.4米、12厘米厚、重73公斤的碳復(fù)合材料防熱罩。它像一塊三明治，兩塊碳纖維合成板夾著11.5厘米厚的輕型碳泡沫芯組成，可承受1650度高溫。在它的保護(hù)下，探測器內(nèi)部的工作環(huán)境溫度僅有29度，能確保所有儀器的正常運作?！芭量恕边€具有自我保護(hù)功能。它在防熱罩邊緣裝有多個小型傳感器。如果任何一個傳感器感知到陽光，便會提醒“帕克”調(diào)整方位，確保傳感器及內(nèi)部儀器的安全。

美國《太空》網(wǎng)站稱，“帕克”將掀起探測太陽的新高潮。除美國外，歐洲、俄羅斯、印度等都準(zhǔn)備發(fā)射新的太陽探測器。龐之浩介紹說，我國計劃在“十三五”期間發(fā)射“先進(jìn)天基太陽天文臺”。它運行于太陽同步軌道，壽命不少于4年。它能同時觀測對地球空間環(huán)境具有重要影響的太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，并研究太陽爆發(fā)能量的傳輸機(jī)制及動力學(xué)特征，探測太陽爆發(fā)，預(yù)報空間天氣，為我國空間環(huán)境的安全提供保障?！?/p>