近几十年来，我们对遥远恒星的了解愈加深入。随着观测仪器的进步，科学家们能够看得更远、更清晰的宇宙，由此可以进一步了解太阳系外的恒星系统。然而，我们还需要更多时间来研究近距离探索恒星的必要科技。
与此同时，美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)正在开发一个新任务，这是一次前所未有的机会，它让我们比以往更近距离地探索我们自己的恒星——太阳。该任务包括美国宇航局的帕克太阳探测器和欧洲航天局的太阳轨道飞行器，这样一来，近几十年来关于太阳内部工作原理的疑问有望解决。
这些任务将分别在2018年和2020年启动，并将对地球上的生活产生重大影响。太阳光不仅对已知的生命至关重要，而且对于人类日益依赖的技术来说，阳光耀斑是一种重大的危害，这包括无线电通信、卫星、电网和载人航天。
欧空局的太阳轨道飞行器将捕捉到太阳极地区域的第一幅图像。
Credit: NASA/SDO/P. Testa (CfA)
在未来的几十年里，随着商业空间站甚至太空旅游成为现实，低地球轨道（LEO）预计会越来越拥挤。因此，通过加深对太阳耀斑的理解，我们能够更好地预测它们何时发生，以及它们将如何影响地球、宇宙飞船和低地球轨道的基础设施。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心(NASA Goddard)的太阳轨道飞行器项目科学家克里斯·圣·西尔(Chris St. Cyr)在最近的NASA新闻发布会上说：
“我们的目标是了解太阳的运行原理，以及预测它将如何影响太空环境。这确实是一门由好奇心驱动的科学。”
这两个任务都将聚焦于日冕。目前，日冕的大部分活动是不可预测的，也不太容易理解。例如 “日冕加热”，即太阳的日冕比太阳表面的温度要高得多。另一个问题是，是什么推动了持续不断的太阳风使之达到高速度。
正如美国宇航局戈达德帕克太阳探测任务的研究科学家埃里克·克里斯蒂(Eric Christian)解释的那样:
“帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器采用了不同的技术，但作为任务它们是互补的。他们将在同一时间拍摄太阳的日冕，他们分别会在太阳的两极和赤道看到一些相同的结构。”
艺术模拟图：帕克太阳能探测器接近太阳。
Credit: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
帕克太阳探测器将比历史上任何航天器更接近太阳——距离太阳表面近600万公里(380万英里)。这将取代1976年由Helios B探测器所创造的434.32亿公里(约2700万英里的记录。从这个位置，帕克太阳探测器将使用它的四组科学仪器来成像太阳风，研究太阳的磁场、等离子体和高能粒子。
探测器将帮助阐明太阳外层大气的真实结构，也将帮助理解为什么日冕比太阳表面更热。基本上，当日冕的温度高达几百万度时，太阳表面(即光球层)的温度约为5538 C (10,000 F)。
与此同时，太阳轨道飞行器将到达距太阳约4200万千米(2600万英里)时，将进入一个高度倾斜的轨道，可以提供太阳两极的第一个直接图像。这是科学家们还不太了解的另一种太阳区域，它可以为研究太阳的持续活动和爆发提供有价值的线索。
这两个任务都将研究太阳风，太阳风是太阳对太阳系最普遍的影响。这种磁化气体充满了太阳系内部，与磁场、大气、甚至行星的表面相互作用。在地球上，它是产生北极光和南极光的重要原因，有时还会破坏卫星和电力系统。
艺术模拟图：太阳耀斑
Credit: NASA Goddard Space Flight Center
以前的任务让科学家相信日冕有助于加速太阳风到如此高的速度。当这些带电粒子离开太阳并通过日冕时，它们的速度实际上会增加三倍。当太阳风到达负责测量的探测器时——距离太阳1.48亿千米(9200万英里——它有足够的时间与空间中的其他粒子混合，并失去一些它的一些标志性特征。
由于帕克太阳探测器停靠在离太阳很近的地方，它能够及时测量太阳风刚离开日冕的状态，从而提供有史以来最精确的太阳风测量数据。从太阳磁极的角度来看，太阳轨道飞行器将对帕克太阳探测器的太阳风的研究进行补充，观察太阳风的结构和活动在不同纬度上的变化。
太阳轨道飞行器的独特轨道也将利于它研究太阳的磁场，因为一些太阳最有趣的磁场活动集中在两极。这个磁场很大程度上是由于太阳风的作用，它向外延伸，形成了一个叫做太阳风层的磁泡。在太阳风层内，太阳风对行星的大气影响巨大，它的存在保护了内行星免受星系辐射的影响。
尽管如此，目前还不完全清楚太阳磁场是如何在太阳内部产生和形成的。但是考虑到其位置，太阳轨道飞行器将能够研究一些现象，包括由于磁极周围磁场的变化引起的太阳耀斑和日冕物质抛射，从而更好地理解太阳磁场如何产生。
艺术模拟图：帕克太阳探测器
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通过这种方式，帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器将从不同的角度来研究太阳，帮助我们了解太阳和日冕的知识。在这个过程中，他们会提供有价值的数据，帮助科学家解决长期存在的关于太阳的问题。这有助于扩展我们对其他恒星系统的认识，甚至可能回答关于生命起源的问题。
正如美国宇航局戈达德(NASA Goddard)帕克太阳探测器的任务科学家亚当·斯扎布(Adam Szabo)所说的:
“有些问题已经困扰我们很长时间了。我们正试图解读在太阳附近发生的事，而显而易见的解决办法就是到达那里。我们不能等待——不仅仅是我，而是整个人类。”
随着时间的推移和必要的前沿材料的发展，我们甚至可以将探测器送入太阳。但在此之前，这两项任务代表了迄今为止在太阳研究领域最伟大的抱负和最大胆的努力。
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作者：Matt Williams
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