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帕克太阳探测器升空!将首次“触摸”太阳!

科技日报记者 刘霞  


美国东部夏令时8月12日凌晨3点31分(北京时间8月12日下午15点31分),此刻,大多数美国人都沉浸在甜蜜梦乡,美国航空航天局(NASA)位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心却灯火通明,所有人都兴奋不已。帕克太阳探测器(Parker Solar Probe,以下简称帕克)从卡纳维拉尔角空军基地37号航天发射复合体(SLC-37)发射升空。它将以前所未有的距离和飞行速度,与太阳亲密接触,触摸日冕,进一步揭开笼罩在太阳头上的神秘面纱。


此次发射原定于美国东部夏令时8月11日凌晨4:28(北京时间8月11日下午4:28)进行,但在发射前数分钟的最后关键时刻,联合发射联盟(ULA)的德尔塔4重型火箭出现一个小异常,NASA不得已取消了昨天的发射。今天的窗口时间为60分钟。据ULA称,今天天气适合发射的概率是60%。



速度最快,距离太阳最近



即将离开地球飞往太阳的帕克探测器艺术图。(图片提供:JHU/APL)


帕克重约1270公斤,大小相当于一辆小轿车。NASA历时8年,打造出了这样一款能穿过太阳大气层而不融化的航天器,耗资约15亿美元。三个月后,帕克将于2018年11月首次接近太阳,并将于12月传回数据。


帕克科学家、戈达德太空飞行中心的亚当·萨博说:“无数工程师和科学家长达8年的艰苦努力终于有了回报。” 


帕克的速度将达到69.2万公里(43万英里)/小时,创造有史以来运行最快航天器记录。在不到7年的任务寿命期间,帕克将绕太阳运行24次,并逐渐缩短与后者的距离,最终在距离太阳表面约616万公里(383万英里)的位置飞行,这个位置处于日冕范围之内。届时,其与太阳的距离相当于1976年德国“太阳神2”号探测器创下记录的1/7。相当于日地距离的4%,是有史以来最接近太阳的探测器。如此近距离的“亲密接触”将改变我们对太阳这颗距离人类最近恒星的理解。


约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的项目科学家尼基·福克斯:“我们将前往没有太空飞船敢于到达的地方——恒星的日冕之内,每次绕轨,我们将看到太阳大气层的新区域,并了解我们几十年来一直梦想探索的恒星力学。”


但为了与太阳进行如此亲密的接触,帕克需要放慢速度,以使用我们的邻居星球金星的引力。德里什曼说:“在整个任务期间,帕克将飞掠金星七次,每一次飞掠,都距离太阳更近一点。”


据悉,升空8周后,帕克将飞过金星,利用这颗卫星的引力减速并进入环绕太阳更近的轨道。那之后再过5周,探测器将完成首次近距离接触,到达距离太阳表面逾2400万公里(相当于太阳半径35倍)的区域。探测器将从那里开始环绕太阳飞行,逐渐拉近与太阳的距离,其间再飞过金星6次。



“三明治”隔热罩来护驾



在靠近太阳的轨道上,真正的挑战是防止航天器被燃烧殆尽。


萨博说:“NASA数十年前就开始计划超太阳发送探测器,但我们一直缺乏保护航天器及其仪器免受高温影响的技术。材料科学的最新进展为我们提供了可以制造航天器隔热罩的材料,这一隔热板置于航天器前,不仅能耐受太阳的极端高温,还能保持背面的凉爽。”


隔热罩由两块碳纤维面板之间夹一层4.5英寸厚的碳复合泡沫材料制成。虽然面向太阳一侧的温度高达2500华氏度(约1371摄氏度),但在隔热罩后面,太空船的温度保持在舒适怡人的85度华氏度(29摄氏度)。



试图厘清三大问题




尤金·帕克本人在接受NASA的现场直播采访时被问到:“目睹以您的名字命名的飞船发射,您有何感想?” 91岁高龄的老爷子拿着话筒的手一直在颤抖,他兴奋地表示:“很高兴,这艘飞船将发现很多我现在还不了解的东西。”


自从1958年以来,空间物理学家一直梦想开展一项任务,希望穿越日冕,或者至少进入离太阳最近的行星水星的轨道之内。同一年,芝加哥大学物理学家尤金·帕克——最新的探测器正是以他的名字命名——首次提出太阳风的存在。经过几十年的筹划,这项任务现在终于即将进入发射阶段。


这一探测器试图厘清三大主要问题。


首先,为什么太阳光球层的温度比日冕温度低很多。日冕是太阳大气的最外层,其内部分别为光球层和色球层。NASA的数据显示,光球层的温度仅为5500摄氏度,日冕层的温度高达200万摄氏度。戈达德太空飞行中心的研究科学家艾瑞克·克里斯蒂安说:“一般而言,距离热源越远,温度越低,但为何太阳外部大气层比内部表面温度高得多?这是个巨大的未解之谜。”


据《科学美国人》9日报道,科学家怀疑答案与太阳的磁场有关:磁场线存储并激发光球中的能量并将其释放到太阳的大气层中,但这种释放的方式和时间仍是一个谜。


日冕一个活跃区的图像。图片来源:NASA官网

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