在太陽極區服役１７年的“尤利西斯”號

張唯誠/編譯

OOE計劃

1990年10月6日，發現號航天飛機將一枚名為“尤利西斯”的太陽探測器成功釋放到了太空，尤利西斯（Odysseus）這個名字來自于西臘神話，即西臘神話中的奧德修斯，是個英勇善戰、足智多謀的英雄，他用木馬計攻克了特洛伊城后返回故土，一路上屢遭阻撓，歷經艱辛，終于在十年后回到了故鄉伊塔卡。

太陽探測器尤利西斯號也有一個奇特而漫長的旅程。離開發現號后，尤利西斯號首先向木星飛去，1992年2月，它抵達木星，在木星引力的幫助下進入環繞太陽運行的軌道，1994年，尤利西斯號飛越太陽南極上空，這是人類的航天器第一次飛越太陽極區，借助尤利西斯號，科學家首次直接觀測了太陽的極區景觀，第二年，尤利西斯號飛越太陽北極，此后，在十多年的時間里，這枚探測器又先后多次跨越太陽的極區。

其實，從20世紀60年代開始，人們就發射了一系列探測器探測太陽，1960年3月，美國發射了先驅者5號太陽探測器，這是人類的第一個太陽探測器。后來的先驅者6號、9號和太陽神號等都對太陽進行了一系列探測，另外如先驅者10號、11號和旅行者1號、2號等也都肩負了探測太陽的使命。進入20世紀80年代，美國發射了SMM（太陽峰年）衛星；20世紀90年代，美國和歐空局發射了SOHO（太陽和日球層觀測臺）太陽觀測衛星等，這些探測器的探測活動大大豐富了人類對于太陽的認識。

然而長期以來，人類對太陽的探測活動一直局限于太陽的赤道地區。科學家希望從太陽的極地上空觀測太陽，這個設想早在20世紀50年代就已經產生了，只是由于運載火箭缺乏強勁動力，探測器難以直接進入抵達太陽極地上空的環太陽軌道才一直未能實現。20世紀70年代，航天動力科技已經相對成熟，歐洲和美國的科學家開始考慮實施一項名為“脫離黃道”（out-of-ecliptic）的太空計劃，簡稱（OOE），他們的設想是，發射兩枚太陽探測器飛向木星，借助木星的引力，這兩枚探測器躍出黃道面后分別沿著與黃道面成近乎垂直的軌道飛往太陽的南極和北極上空，從而實現對太陽兩極的直接觀測。1976年，這項計劃得到正式認可，決定1983年2月將這兩顆太陽探測器發射升空。

飛越太陽極區

然而進入20世紀80年代后，美國人把注意力都集中在了航天飛機上，其他的太空計劃則在資金上受到不同程度的減縮，這其中也包括OOE計劃，于是歐洲空間局決定他們自己研制一枚太陽探測器，部分儀器由美國提供，并由航天飛機搭載升空，這枚探測器就是尤利西斯號。

尤利西斯號由德國制造，重385千克，搭載有9種探測儀器，由于尤利西斯號必須飛臨木星，而那里遠離太陽，陽光極其微弱，只相當于地球附近的1/25，因此假若采用太陽能，尤利西斯號的太陽能電池板重量將接近600千克，整個探測器的重量也因此要增加近一倍，這將為航天飛機的助推器增加極大的負擔。所以尤利西斯號的能量來自一臺放射性同位素熱電式發電機，這種發電機為尤利西斯號搭載的所有系統提供了足夠的電力，包括航行、通訊和科學儀器的運轉，它只有56千克。

尤利西斯號的設計壽命只有5年，但它卻實際工作了17年。在這17年里，它每6.3年繞太陽一周，其繞行太陽的軌道面與太陽赤道近乎垂直。1994年和1995年，它第一次飛越太陽兩極，那時的太陽處于活動的極小期，第二次飛越兩極是2000年和2001年，那時的太陽迎來了它活動的極大期，而尤利西斯號最后一次飛越北極是2008年1月，科學家打算讓他于2008年3月飛越南極繼續發回數據，但最終因燃料問題而難以實現。

尤利西斯號是繞極飛行的，當它從太陽赤道上空飛向兩極時，可以完整地觀測太陽從赤道到極區的所有部分，對太陽表面一覽無余，這是其他探測器未曾辦到的。尤利西斯號發現，太陽兩極的溫度并不一樣，北極的溫度低于南極，它還發現兩極的太陽風速度極高，達到每秒800千米，是赤道太陽風速度的兩到三倍。尤利西斯號對極區的密度、磁場，帶電粒子、宇宙射線、X射線等進行了全面的觀測，這些數據將對科學家進一步了解太陽的結構與性質提供了極大的幫助。

穿越彗尾

尤利西斯號在太空中飛行了17年，在如此漫長的時間里，它也遭遇了一些奇異的事，如多次探測到源于木星或木星衛星的塵埃爆發，還三次遭遇了彗星的尾巴，并從彗尾中穿過。1996年5月1日，從尤利西斯號發回的數據中，科學家發現正常的太陽風數據被一些以前從未在太陽風中出現過的氣體數據所取代，分析研究了這些數據后，人們驚訝地發現，尤利西斯號經過了百武彗星(CometHyakutake,C/1996B2)的彗尾，當時這顆彗星的彗核正在太陽系的另一邊，因此人們推算出這條彗尾長達5.7億公里，是日地距離的4倍，這是人類發現的最長的一條彗尾。第二次遭遇彗尾是2004年，那次尤利西斯號穿越了麥克諾特-哈特利彗星(cometMcNaught-Hartley,C/1999T1)的離子尾，按照當時尤利西斯號所在的距離，它是不會遭遇這條彗尾的，然而事不湊巧，當時太陽剛剛經過了一次日冕物質噴發，噴發將彗星物質帶到了尤利西斯號附近，于是湊成了尤利西斯號和彗尾物質的相遇。第三次是去年2月，尤利西斯號在距麥克諾特彗星（(cometMcNaught）的彗核約2.57億公里的地方穿越了它的離子尾。尤利西斯號發現，原本速度應高達每秒八百公里的太陽風在彗尾中降到了每秒400公里以下。

2008年1月14日，尤利西斯號第三次越過太陽北極?？茖W家打算讓它接下來再次飛越太陽南極，這樣它就完成了環繞太陽三周的旅行，然而不久以后，人們便發現尤利西斯號無法在飛越南極時正常工作了，它的能量已十分微弱，需要加熱的聯氨燃料將在遠離太陽的地方漸漸凍結，最后將導致無法傳回數據，也無法實行操控。

尤利西斯號多次成功飛越太陽極區，實現了在太陽活動周期中的不同時期對太陽南北兩極的直接觀測，長達17年的傳奇之旅為科學家提供了極為豐富的探測數據，人類對于太陽的認識將因此獲得進一步的深化。