此次探索将是人造航天器首次最近距离抵达太阳的大气层,从此,人类探索太阳的新征程正式起航。
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浙江在线8月18日讯(浙江在线编辑 周舸)北京时间 8 月 12 日下午 3 点 31 分,具有历史意义的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)在卡纳维拉尔角空军基地 SLC-37B 发射位由德尔塔4 重型火箭发射升空。
在经过了 43 分钟的飞行之后,帕克探测器成功与火箭分离,独自踏上了奔赴太阳的漫漫长路。此次探索将是人造航天器首次最近距离抵达太阳的大气层,从此,人类探索太阳的新征程正式起航。
帕克探测器将近距离“触摸太阳”
那么,帕克号究竟会离太阳多近呢?我们先来看看之前卫星的表现吧!
在此之前,人类发射过8颗太阳探测器,但绝大多数的聚集在日地拉格朗日点L1附近。这个点比地球到太阳的距离只近150万千米,在这个位置上,探测器只比地球离太阳近了1%。
当前距离太阳最近的一次探测是4600万千米,由上个世纪70年代年发射的“太阳神”号双子星探测器实现的,这个距离比日地距离的三分之一更近一点。
而这一次的帕克号,离太阳表面最近的距离将减小到620万千米,是地球距离太阳最近距离的1/21,只有太阳半径的9.86倍,甚至已经进入了太阳的最外层——日冕层的高度了。
日冕层是太阳的最外层,从太阳的色球层向外延伸数百万千米。千万不要以为太阳最外层相对凉爽一些——恰恰相反,太阳其实是一个外焦里嫩的大火球,离太阳中心很近的光球层,温度只有5800℃左右,然而距离太阳中心几百万千米的日冕,温度却可以高达数百万摄氏度。
幸运的是,日冕层相对稀薄,这样极端的高温仅仅集中在少数一些日冕层的高能粒子中。这才使得“帕克”号有可能安然无恙的穿梭于日冕层中,避免被烤焦的命运。
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帕克将肩负哪些使命?
为何科学家要花费这样的心思和经费去“触摸太阳”呢?中国航天专家庞之浩解释说,作为距离地球最近的恒星,太阳不但是维持地球一切生命的基础,它的一举一动也对地球有极大影响。例如太阳耀斑爆发会产生大量紫外线、X射线、γ射线和高能带电粒子,能扰乱地球磁场甚至伤害地球上的生物。这次“帕克”的核心探索内容之一——太阳风抵达地球时,会破坏通信设施、干扰宇宙飞船、甚至影响电网的稳定。
据介绍,所谓太阳风是指从太阳上层大气向整个太阳系不断射出的超音速等离子体带电粒子流,它的时速可以达到每小时数百万公里。但令人惊奇的是,太阳风从太阳表面刚喷发时速度还没这么快,但当它抵达太阳系行星时,却变成了真正的“狂风”。究竟是什么让太阳风在扩散过程中不断加速,科学家至今仍未找到原因。
“帕克”试图解开的另一个神奇现象是“日冕之谜”。庞之浩介绍说,太阳大气从里向外分为光球层、色球层、过渡区和日冕,其中光球层温度约为6000度,而日冕的温度可以高达200万度。根据常识,离太阳表面越远温度应该越低,但日冕的温度比太阳表面温度还要高上数百倍。这个奇特的现象多年来一直困扰着科学家。
“帕克”将携带五种科学仪器,借助近距离“触摸”太阳的机会,能更清晰地“看见”太阳风从原来亚音速达到超音速的加速过程,同时对日冕进行测量与取样。
打造飞向太阳的“不死之身”
作为太阳系最神秘的研究对象之一,抛开各种剧烈并带有毁灭性的太阳活动不说。超级高温是现阶段航天器难以靠近太阳的大难题,在帕克靠近太阳的行程中,真正的挑战是要防止被烧毁。
要知道,距离太阳核心最远的日冕层,是整个太阳温度最高的所在,温度最高可以达到100万°C~200万°C。
为了克服这个难以想象的温度,NASA的科学家们给帕克穿上了一层直径有2.4米,重量约73千克的超大号“隔热服”——探测器隔热罩,作为帕克的热保护系统。
这层隔热罩由两块过热碳 - 碳复合材料(一种新研究的超级耐高温材料)制成,结合11厘米厚的泡沫碳夹层(空气含量为97%)。隔热罩最外面喷涂了特制白色涂层,可以尽可能多地反射太阳能量。
有了这层隔热罩的保护,帕克在最接近太阳的地方,隔热罩的温度将达到近1377℃,而里面的探测器则保持在较为舒适的29℃。
帕克开启7年绕日之旅
帕克太阳探测器将持续工作7年时间,总耗资约15亿美元。它将会7次掠过金星,借助引力弹弓效应实现加速。最快速度达到每秒192.2公里,相当于从北京到上海只需要6秒钟!在轨道上绕太阳运行时,距离越近,速度就要越快,才能返回到远离太阳的位置上去。
以前的航天器最近到达过水星轨道之内,距离太阳4300万公里。帕克在新材料科学的帮助下,首次冲进了日冕层,突破了又一个“禁区”,让我们可以近距离了解的太阳和恒星,因为在其他恒星周围也有同样的“星风”,在未来对更深处宇宙的探测中,也许我们会利用到它。
帕克探测器的路还很长,我们向宇宙探索的征途更是才刚刚开始。
(综合中新网、环球网、海外网等报道)