如果我们有机会靠近太阳,甚至去“触摸”太阳,将是怎样一种“让人沸腾”的体验呢?北京时间2018年8月11日15时33分,一位勇士——帕克号探测器启程去感受来自太阳的炙烤。帕克号探测器是NASA(美国国家航空航天局)第一次使用在世的人物命名的探测器。它来源于一位长寿的天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker, 1927-)。
尤金·帕克提出了超音速太阳风理论,并预测出了帕克螺旋形的太阳磁场,对太阳、太阳风和太阳能量的理论做出了杰出贡献。为了能够顺利“触吻”太阳,帕克需要放慢速度,借助金星的引力,减速进入环绕太阳更近的轨道。帕克号的一生中将进行7次金星飞掠,用引力弹弓的方式降低自己的速度和轨道。为了达成“史上最靠近太阳”的成就,工程师们选用了项目成立时美国运载能力最强的德尔塔4重型火箭来实现足够的减速。
当最靠近太阳的时候,帕克号将成为有史以来速度最快的人造设备,预计其近日点时最快的速度将高达200km/s,相当于只用一秒钟就可以从上海抵达杭州。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,甚至已经进入了太阳的最外层——日冕层的高度了。想和太阳“亲密接触”可不是件容易的事儿。 帕克号的“探日之旅”需要面对两个前所未有的巨大挑战。首先是温度的考验。
根据科学家们的事前推算和估计,在近日点的时候,探测器朝向太阳一侧的外表面的温度最高可达1400℃,即便像钢和铜这些金属在这一温度下都会变得和水一样柔弱。如何散热和隔热,是帕克号面临的头等考验。为了保护帕克号,科学家们在它朝向太阳的一侧使用了厚达11.4cm的碳基复合隔热材料,还使用了加压的高纯净水进行冷却降温。
为防止帕克号被“烤熟”,它并不会长期待在特别接近太阳的位置,而是定期绕到大约在金星轨道的位置。其次是来自太阳的各类辐射。太阳的日冕层无时不刻都在“刮着”带着高辐射的太阳风。帕克号将深入太阳风的发源地探访太阳风的秘密,同时也将经受比之前所有的探测器更高能的辐射考验。因为有地球磁场的保护,大多数吹向地球的太阳风或者其他高能粒子都被地球磁场带歪了,很难到达地面。
而帕克号却将会直接暴露在日冕层高能的太阳风之中,那里的辐射将有可能会对探测器的电路造成不可逆转的损坏。科学家们为此给帕克号使用了耐辐射等级更高的芯片,但它仍将面临巨大的挑战。长期以来,人们只能远远地观察太阳上的活动。由于受限于过于遥远的距离,太阳日冕层的磁场分布,太阳风加速的方式等很多信息都无法获知,困扰了科学家们多年。
帕克号就此挺身而出担此重任,前往难以接近的日冕层,帮助我们揭开更多“太阳未解之谜”。“帕克”号此行怀抱四个“追风梦”:1. 探索太阳风源头磁场的结构和动力学;2. 跟踪加热日冕和加速太阳风的能量源;3. 探索太阳风高能粒子加速和“起风”的方式;4. 探索太阳附近的等离子体灰尘现象及其对太阳风和高能粒子形成的影响。
太阳无时无刻不在影响着人类及我们赖以生存的地球,它不光给我们带来光和热,也可能带来一些潜在的危害,而我们对它的了解还远远不够。期待帕克号勇往直前,带领人类解开更多关于太阳的奥秘。