“尤利西斯”被“凍死”

2008年7月1日美國航宇局和歐洲空間局宣布，“尤利西斯”太陽探測器在服役17年后終結了工作。

尤利西斯號探測器是美國航宇局與歐洲空間局耗資2.5億美元聯(lián)合研制的首個研究太陽兩極的探測器。1990年10月6日，該探測器由美國發(fā)現(xiàn)號航天飛機執(zhí)行STS-41任務時送入太空，把人類對太陽的探測活動推向了一個新階段。該探測器的主要任務是探測太陽兩極及其太陽風、巨大的磁場和宇宙射線等。

漫漫太陽之旅

1990年10月6日11時47分，發(fā)現(xiàn)號航天飛機執(zhí)行STS-41任務，將“尤利西斯”探測器釋放到低地球軌道。最初，探測器與其“慣性上面級”和“有效載荷輔助艙”連接在一起。“慣性上面級”首先點火，燃燒完畢后，“有效載荷輔助艙”點火，使探測器獲得最大的軌道注入速度。在進入行星際軌道后，探測器與“有效載荷輔助艙”分離，并開始向地面?zhèn)骰財祿Ｔ尽坝壤魉埂狈燮谥挥?年，但服役期滿后它仍能進行科學觀測，至今已達17個年頭，是其設計壽命的3倍多。

1992 年2月，“尤利西斯”在飛離地球16個月、飛行10億千米之后到達了木星，距離與木星最近的時刻是2月8日12時02分。“尤利西斯”飛越木星有2個目的，一是借助木星的引力進入圍繞太陽的大橢圓軌道，由在黃道面上運行變成向太陽南極飛行；二是對木星進行科學考察，研究木星等離子體和磁場、射電和等離子波、等離子體構成、能量粒子及極帽等。

1994 年6月26 日，“尤利西斯”第一次穿越太陽極區(qū)——太陽南極，9月13 日到達南緯80.2°，11 月5 日結束第一次太陽極區(qū)飛行，歷時132 天。之后，“尤利西斯”沿太陽徑向從太陽南極返回太陽赤道，6個月后到達太陽赤道上空。1995 年6 月19日，“尤利西斯”第二次穿越太陽極區(qū)——太陽北極，9 月29日結束第二次太陽極區(qū)飛行，歷時102 天。“尤利西斯”這兩次穿越太陽極區(qū)時，都處在太陽活動極小年。為了全面了解太陽，“尤利西斯”于2000 年11 月27 日再次到達太陽南緯80.2°，并于2001 年9月～12月再次通過太陽北極區(qū)，這兩個時間段正好處在太陽活動極大年，便于“尤利西斯”在太陽活動頻繁的條件下研究太陽。2001 年12月10 日，隨著太陽活動極大年的結束，“尤利西斯”也結束了它此次的太陽北極區(qū)飛行。2006年11月～2007年4月和2007年11月～2008年3月，“尤利西斯”分別第三次穿越太陽南極和北極。

科學成就非凡

“尤利西斯”雖然沒有設置照相功能，但在過去17年中傳回地面的數據卻有非常重大的科學價值，其中有關太陽風的數據對人類具有重要意義，因為太陽風可以阻擋致命的宇宙射線到達地球，也是磁暴和極光現(xiàn)象產生的原因。

在“尤利西斯”圍繞太陽飛行第1圈期間，根據其所獲得的數據，科學家制成了太陽活動極小年的太陽風全球三維結構圖，從圖中可以看出，由極區(qū)日冕洞產生的高緯度太陽風以750千米/秒的速度快速均勻地流動。在日冕電子流帶中產生的慢速和中速太陽風流被限制在日球赤道附近狹窄的緯度范圍內，這條電子流帶和日球電流片被方向相反的大范圍磁場隔開。另外一個重要的觀測成果是獲得日球磁場的全球性結構。探測器已經揭示出，磁場的輻射成分與緯度沒有關系，這與之前科學家預計的恰恰相反。這個結果表明，日球電流片是決定探測器周圍輻射場的重要因素，而不是兩極的太陽磁場。

在“尤利西斯”圍繞太陽飛行第2圈期間，探測器發(fā)現(xiàn)，在太陽活動極大年和太陽活動極小年時日球層是完全不同的。在太陽活動極小年，日球層充滿了來自南北極日冕洞的快速太陽風；相反，在太陽活動極大年期間，大的極區(qū)日冕洞消失了，日球層顯得更加對稱。在2001年年底，當探測器到達北半球高緯度時，目擊了一個新的極區(qū)日冕洞的形成和生長。另一個意外的發(fā)現(xiàn)是，太陽磁極性在極區(qū)出現(xiàn)反轉，磁極性反轉的過程需要幾個月時間。

除探測太陽風之外，探測器的科學儀器還傳回了有關研究空間等離子體物理和天體物理學的重要數據，回答的問題主要包括：太陽和行星際的能量帶電粒子的起源和加速度、日球層內銀河系宇宙射線的傳播、飛過日球層的星際氣體和塵埃的本質特征、宇宙γ射線爆發(fā)的起源、由太陽和行星際等離子體發(fā)射的自然射電信號的特征，等等。

為何會被“凍死”

“尤利西斯”探測器的整個設計受到航天器遠離地球和太陽的限制，它距離地球最遠約9.5億千米，距離太陽最遠約8億千米。正因為如此，導致太陽能無法為探測器提供電力，而采用放射性同位素熱電發(fā)動機。離太陽越遠，探測器的溫度就越低，一旦降到2℃以下，探測器上的肼燃料就會凍結。如果是以前，這不是問題，因為探測器攜帶了加熱器來調節(jié)自身溫度。而經過了17年的飛行，現(xiàn)在其上的放射性同位素熱電發(fā)動機的動力逐漸減小，導致探測器無法同時為所有的通信、加熱和科學設備提供電力。這樣，探測器的某些部件會很快地降到2℃以下，溫度下降會堵塞燃料管，進而使探測器走向終結。

2008年1月，科學家們曾試圖暫時關閉探測器上的X頻段發(fā)射機，等到要將數據傳回地球的時候再打開它，以便將節(jié)省出來的能量用于加熱，從而有可能延長探測器壽命。但是不幸的是在發(fā)射機關閉之后，就無法再次開啟它了，使探測器失去了向地球傳回科學數據的能力。