NASA太阳任务回顾

在装配马特拉-马可尼太空公司（Matra Marconi Space）的设备期间，欧洲航天局的工程师在检测太阳和日球层天文台（Solar and Heliospheric Observatory）

图片来源：SOHO（欧洲航天局和美国宇航局）(ESA & NASA)

20年前，太阳和日球层天文台作为美国宇航局和欧洲航天局合作的产物被发射到太空，彻底颠覆了我们对太阳和太阳物理学的研究——太阳物理学的研究是关于太阳的影响是如何向各个方向展开；如何能够戏剧化的影响到地球周围和整个太阳系的太空环境。

当1995年12月2日，被称作SOHO的天文台发射升空时，该领域的研究远未成熟。但实际上它的根源能够追溯到Thomas Harriot在1610年通过天文望远镜首次观测到太阳黑子。

这项研究真正的腾飞是在大约130年前，荷兰天文学家Pieter Zeeman发现了一个由电流产生的磁场或力场能够改变一些谱线。随后的十年中，美国天文学家George Ellery Hale利用Zeeman的发现论证了太阳黑子包含强大的磁场。恰恰就是这些带来美国宇航局太阳任务的起步。

“当你能够带着你的仪器飞到大气层外，你就能够看到之前没有见到过的东西。”Keith Strong说，他是位于马里兰州格林贝尔特市，美国宇航局戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的退休太阳物理学家。

戈达德太阳物理学家Joe Gurman说：“收集大气层外的观察结果是美国宇航局作为一个政府专门机构的首要科学目标之一——而且对于研究太阳也是绝对有必要的，因为地球的大气层吸收或散射大量太阳发出的光线：大部分的紫外线辐射、X射线和伽马射线。”

二战后，随着对地球高层大气中太阳活动影响无线电频率传播的认识越来越多，科学家们开始集中研究这一活动。他们使用德国遗留的火箭冲到地球大气上层，在波长层面去测量被大气层气体吸收的辐射量，并且发现太阳的紫外线辐射每年都大不相同。但是这些火箭的任务是有限的，它们只能被发射进入太空五到十分钟，虽然它们比起过去几年要稍微长一些，但是时间还是不够。科学家需要一些有能力长期观测的东西，因此美国宇航局研发了被称作太阳轨道观察器（Orbiting Solar Observatories）的航天器来研究太阳活动。

技术人员在准备一个将于1967年早期发射的太阳轨道观察器飞船。这次任务携带了9项太阳及其对地球大气层影响的实验。

图片来源：美国宇航局

OSO卫星组，1962年到1975年间发射了8个航天器，实施了一些跨越11年完整太阳活动周期的太阳物理实验，期间的太阳活动从最频繁转变为最稀少。

“对于我们一直在做的事情而言，这些任务带回的成果是具有开创性的。”Gurman说。从结果数据来看，科学家们能够开始去了解太阳高层大气层的结构，和研究太阳大气层扰动等更多问题。

在二十世纪60年代早期，整个科学领域——日震学——欧洲航天局驻戈达德的太阳物理学家Bernhard Fleck相信：太阳全球震荡或压力波现象的发现是二十世纪最具意义的太阳物理研究进展之一。这些震荡波能够被用于侦测太阳的内部结构，该过程类似于绘制太阳的声呐图。在此之前，科学家仅能猜测太阳里面在进行什么。

太阳科学家想知道：被这些震荡驱动的声波是否可以作为加热日冕的能量源。太阳稀薄的的外层大气，实际上是比太阳表面可见部分温度更高。1976年，OSO-8作为OSO的最后任务对此测量，然而，结果证明在太阳高层大气层中的声波包含的能量太少远不能加热日冕

OSO仅仅只是一个开始。OSO的结果引发了在天空实验室（Skylab）空间站的太阳物理实验。这是美国第一个空间站，于1973年发射。在天空实验室，宇航员们操作一个望远镜的电池去了解更多日冕层发出的多种极端紫外线和X光。

“不幸的是，他们也认识到使用人工操作的望远镜不是特别有效。”，Gurman说：“他们几乎经常错过耀斑的开始，而那一刻恰好容易发生有趣的物理现象。”

不过天空实验室抓住了太阳科学家们的想象力。的确如此，Strong说是天空实验室高分辨率的太阳照片激励了当时正在读大学的他。天空实验室结束后不久，在1980年戈达德航天飞行中心，他加入下一个更庞大的太阳航天器团队，太阳峰年任务。太阳峰年任务通过使用自动闪光设备能够让所有仪器在瞬间探测到所有的数字化坐标，从而提高了天空实验室的望远镜。

1984年4月太阳峰年航天器停靠在航天飞机货舱内维修

图片来源：美国宇航局

最终，这些早期的任务为美购宇航局和欧洲航天局之间努力合作的SOHO项目打下了基础。SOHO研究太阳内部结构，及其外部大气层和太阳风的起源，即电离气体的流动不断吹向太阳系外。

SOHO提供了第一个全天候巨大太阳爆发活动的图像，称为日冕物质抛射或太阳风暴，这让我们首次意识到太阳对科技界的影响。

综上所述，耀斑、日冕物质抛射，太阳高能粒子构成的空间环境，在极端情况下能够可能导致电网和通信系统如GPS失效。

“这对生活有直接影响”Strong说：“例如，当你GPS不能正常工作时，你无法准确的在海底铺设石油管道。”

一代又一代的太阳航天器已经帮助解决了许多太阳周围的谜团，但是它们也提出了更多的问题。

与美购宇航局早期不同的是，该机构目前发射多个航天器去研究太阳及其对太阳系的影响，提供了一系列不同的视角。

日地关系天文台（Solar Terrestrial Relations Observatory ，STEREO），在2006年10月升空，探索日地系统，追踪从太阳到地球的能量流和物质流。这个双重观察航天器使得第一次获取太阳3D画面成为可能。另一个任务，2010年发射升空的太阳动力观测台（Solar Dynamics Observatory），观察太阳大气和日震测量。以每秒135兆的超快速度不断的持续传回令人难以置信的高分辨率图像来帮助了解太阳活动变化的原因和它们对地球的影响。

另一个将要实施的项目称作太阳测探器+（Solar Probe Plus），计划在2018年发射，它将会是人类第一个航行恒星的旅行者，探索距离太阳表面370万英里的外层大气。这将是从太阳到水星距离的十分之一，比之前任何航天器都要近。

一位艺术家呈现的太阳测探器+。太阳测探器+的发射任务将不会晚于2018年，将会较之前更加近距离观测和研究太阳。

SOHO和美国宇航局的太阳物理学任务贯穿几十年，为NASA开始去解答有关太阳和它对太阳系的影响的疑难问题打下了基础。(本文由Frank 校核)