微风徐徐、凉风阵阵、狂风呼啸、寒风凛冽，作为一名地球人，风是我们很熟悉的自然现象。当地球大气中的氮、氧等分子由于温度、压力等物理参数的差别而大规模地运动起来的时候，我们就会感受到风的吹拂了。那么在远离地球表面的太空，空气稀薄到近似实验室真空的地方，也会有风么？如果有的话，太空中的风是什么样子的呢？
多个空间探测器观测到的太阳图像及太阳风在不同方向的速度和磁场分布情况，可见太阳风并不是均匀的。图片来源：NASA
1958年，美国芝加哥大学费米研究所的一位年轻的天文学者对这个问题给出了解答。这位学者名叫尤金·帕克（Eugene Parker），帕克1927年出生于美国密歇根州，少年时代就对物理这门研究事物运行规律的学科非常感兴趣，大学去了密歇根州立大学攻读物理专业，后来又在加州理工学院拿到了博士学位。
20世纪50年代，人类刚刚迈出太空探索的第一步。1957年10月4日苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星——卫星1号（Спутник-1），美国当然不甘落后，紧跟其后于1958年1月31日发射了探险者1号（Explorer-1）人造卫星。那时候人造卫星刚刚出现，还没有具备空间探测能力，人们对太空知之甚少，如果有人说太空中充满了来自太阳的、速度非常快、温度非常高、带有磁场、又非常稀薄的风，可能会被认为是在讲神话故事吧。所以当帕克1958年在美国《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上发表自己关于太阳风的科研论文的时候，很多人对此的反应是不太相信，当时两位审稿人都认为杂志应该拒绝接收这篇论文，幸亏时任杂志编辑的苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）看到了这篇论文的科学价值，决定刊登帕克的论文，这才开启了太阳风研究的新时代。
帕克关于太阳风的开创性文章《行星际气体和磁场的动力学》，Astrophysical Journal, 1958，vol. 128, p.664
随着越来越多的人造卫星上天，卫星上开始搭载各种仪器，并对太空中存在的粒子的种类、密度、温度、磁场等物理量进行了实际测量，人类对太空的探索逐步深入。而钱德拉塞卡后来因为恒星结构和演化方面的研究工作获得了1983年的诺贝尔物理学奖，帕克的那篇关于太阳风的论文现在也已经被全球同行引用了近两千次，他曾经半开玩笑地说，应该把当年那两封拒稿信装在相框里挂起来，以激励青年学者在科学的道路上勇往直前。
苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（1910-1995），1983年诺贝尔物理学奖得主，美国航天局（NASA）1999年发射的钱德拉X射线天文台就是为了纪念他的贡献、以他的名字命名的。
时光飞逝，转眼已是2017年，昔日的青年学者帕克已是白发苍苍的老人。今年美国航天局（NASA）宣布要发射一个空间探测器，飞到太阳身边去，揭开太阳风的奥秘，这个探测器被命名为帕克太阳探测器（Parker Solar Probe），以表彰帕克在太阳风研究领域的开创性工作。这也是美国航天局首次以还在世的科学家的名字给空间探测任务命名，可见帕克对太阳风研究确实做出了突破性的贡献。
手持帕克太阳探测器模型的帕克老先生，背后是帕克太阳探测器的徽标，上面写着“一项触摸太阳的任务”。帕克还提出了帕克螺旋的概念，为我们理解行星际磁场奠定了基石。图片来源网络
和帕克当年的突破性工作一样，帕克太阳探测器也将追寻太阳风的踪迹，开创几项世界第一。前面说到它会飞到太阳身边去，那么会有多近呢？太阳半径约70万千米，帕克太阳探测器离太阳最近的时候只有约600万千米，相当于八个半太阳半径，将成为史上离太阳最近运行的人造物体。因为太阳的外层大气（日冕）并没有明确的外边界，所以八个半太阳半径的距离完全可以说是在日冕之中并接近太阳表面（光球）了，就像该任务的口号说的那样——“触摸太阳”。
听到“触摸太阳”，大家的第一反应恐怕是：太阳好比一个大火炉，离那么近，探测器不会被烤化么？要回答这个问题，首先得明确一下太阳这个大火炉的发威方式。炎炎夏日，我们会觉得“晒”和“热”，“晒”是说太阳光照射到我们的脸上和身上，这是一种电磁辐射，我们可以通过打伞、戴遮阳帽和墨镜等来遮蔽；“热”则往往是指空气中的分子热运动加强了，这些燥热乱跑的分子们与我们的皮肤接触，于是我们就感受到滚滚的热浪了。
太空中没有什么空气分子，电磁辐射却很强，足以把探测器晒到近一千四百摄氏度的高温。为了防高温，工程师们给帕克太阳探测器设计了专门的热保护系统，包括一个厚度接近12厘米的碳防护罩，好像一把厚实的遮阳伞，把探测器的主要仪器都遮蔽在阴影中。“晒”的问题解决了，“热”就好对付了，因为行星际的物质很稀薄，所以虽然它们温度很高，但是密度低，这使得它们很难将别的物品“加热”。比如说水蒸气虽然温度比沸水高，但是密度要低很多。人的手如果不小心碰到烧水时冒出的热气时，可能会觉得烫一下，但是不小心碰到沸水，那就很可能被烫伤了。行星际介质也是类似的，所以工程师在探测器上加装了冷却泵等装置，像空调一样给仪器降温，以解决“热”的问题。很多卫星和探测器都使用太阳能电池板供电，帕克太阳探测器也不例外，不过因为它的任务特殊，工程师给它设计了像翅膀一样可以收缩和伸展的太阳能电池板，这样既可以保证探测器得到足够的太阳能，也可以避免过多的辐射能量烤坏探测器。
帕克太阳探测器及其搭载的仪器和设备。图片来源：http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/index.php#spacecraft
从另一个视角看帕克太阳探测器及其搭载的仪器和设备。图片来源：http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/index.php#spacecraft
帕克太阳探测器的不同运行模式以及太阳能电池板的几种形态。图片来源：http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/index.php#spacecraft
除了防高温，如何更快更准地飞到太阳身边去，也是一个技术活。工程师们这次找了“维纳斯”（也就是八大行星当中的金星）来帮忙，帕克太阳探测器从地球发射以后，将会和金星相遇七次，每次都会利用金星的引力将探测器的飞行轨道变得更小、速度变得更快，到了最后离太阳最近的时候，探测器将会加速到七十多万千米每小时（约两百千米每秒），成为人类历史上最快的飞行器。北京到上海直线距离约一千千米，按照帕克太阳探测器这个速度，只要10秒就可以跑一个来回。
帕克太阳探测器的飞行轨道涵盖了从地球到八个半太阳半径的广阔太空，这意味着它可以探测沿途各处的太阳风状态，有点像气象学家开着载满仪器的汽车研究地球上的风。当然，太阳风和地球上的风还是有很大不同的，太阳风的速度非常快，慢的时候都有每秒三百千米左右，快起来可以达到每秒七八百千米，帕克太阳探测器这个世界冠军在太阳风看来还是跑得有些慢呢。太阳风非常稀薄，常常每立方厘米只有几个粒子，比地球上一些实验室的真空还真空；太阳风粒子主要是质子、电子和阿尔法粒子等带电粒子，它们的温度也相当地高，可达几十甚至上百万度；太阳风还往往伴随着磁场出现，虽然磁场强度看着不大，比如几个到上百纳特斯拉（nT），却可以和我们地球的磁场发生相互作用，有时候会造成地磁暴。这时候太阳风的影响就从太空来到了地面，地磁暴可能造成信鸽迷路，严重时甚至可能损坏电网，造成大面积停电。
帕克太阳探测器正是为了研究太阳风的规律，减少太阳风对我们的危害，才要费尽周折、克服重重困难跑去太阳身边的。太阳时时刻刻都在向外吹着太阳风，然而太阳风的起源和演化仍有很多未解之谜。有的太阳风速度比较快，有的则比较慢，不同快慢的太阳风究竟来自何方，是否太阳上的不同区域产生了不同类型的太阳风？太阳磁场在这里扮演了什么角色？太阳风的速度为何这么快，它里面的那些粒子是如何从亚音速被加速到超音速的，具体的物理机制是什么样的？这都是帕克太阳探测器要探索的科学目标。
帕克太阳探测器的飞行路线图，它将借助金星的引力飞到比水星还要近的地方去“触摸太阳”。图片来源：http://parkersolarprobe.jhuapl.edu/The-Mission/images/16-00815_MissionDesign-sm.png
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