人類踏上“觸摸太陽之旅”

本報特約記者 魏云峰　本報記者 馬俊

北京時間12日15時31分，隨著美國“德爾塔-4”重型運載火箭的巨大轟鳴，人類開始了“觸摸”太陽的首次嘗試。美國有線電視新聞網（CNN）稱，伴隨火箭升空的是舉世矚目的“帕克”太陽探測器，它將在未來7年內多次近距離接近太陽，甚至進入太陽外層的日冕，以探索太陽這顆離我們最近恒星的諸多謎團。

并不是直飛向太陽

CNN稱，“帕克”探測器是人類首次嘗試正式造訪恒星，但它的“太陽之旅”并不順利。按照美國航空航天局的規劃，它原定于北京時間11日發射升空，但在發射前的最后時刻因火箭狀態異常而被迫叫停，推遲了1天后才從佛羅里達州卡納維拉爾角升空。

美國《紐約時報》注意到，探測器罕見地以美國天體物理學家尤金·帕克的姓氏命名，這是“美國航空航天局第一次用健在人物的名字命名航天器”，以表彰他在該領域的杰出貢獻。據介紹，上世紀50年代，科學界認為地球到太陽之間是徹底的真空，帕克在1958年準確地預言太陽風的存在，并建立了構成太陽風的等離子體、磁場和高能粒子的復雜系統。

報道稱，這個探測器的大小與汽車相仿，整個項目耗資高達15億美元，它能比其他探測器更靠近太陽，將幫助科學家更多了解太陽日冕層、太陽風等。

中國航天專家龐之浩12日告訴《環球時報》記者，與普通人的想象不同，“帕克”升空后并不是直飛太陽，而是駛向金星，以便通過金星的引力作用改變探測器的速度和軌道，小心翼翼地逐漸靠近太陽的大氣層，防止探測器受到太陽巨大引力的影響，一頭栽進太陽中損毀。按照規劃，它將在2025年6月14日第二十四次飛至近日點，執行最后一次探日任務，屆時與太陽光球層的距離只有600萬公里（已經進入日冕），完成人類首次“觸摸太陽”的夢想。同時它的最終飛行速度達到約每秒200公里，成為“移動速度最快的人造物體”。

“帕克”試圖探索的太陽之謎

為何科學家要花費這樣的心思和經費去“觸摸太陽”呢？龐之浩解釋說，作為距離地球最近的恒星，太陽不但是維持地球一切生命的基礎，它的一舉一動也對地球有極大影響。例如太陽耀斑爆發會產生大量紫外線、X射線、γ射線和高能帶電粒子，能擾亂地球磁場甚至傷害地球上的生物。這次“帕克”的核心探索內容之一——太陽風抵達地球時，會破壞通信設施、干擾宇宙飛船、甚至影響電網的穩定。

據介紹，所謂太陽風是指從太陽上層大氣向整個太陽系不斷射出的超音速等離子體帶電粒子流，它的時速可以達到每小時數百萬公里。但令人驚奇的是，太陽風從太陽表面剛噴發時速度還沒這么快，但當它抵達太陽系行星時，卻變成了真正的“狂風”。究竟是什么讓太陽風在擴散過程中不斷加速，科學家至今仍未找到原因。

“帕克”試圖解開的另一個神奇現象是“日冕之謎”。龐之浩介紹說，太陽大氣從里向外分為光球層、色球層、過渡區和日冕，其中光球層溫度約為6000度，而日冕的溫度可以高達200萬度。根據常識，離太陽表面越遠溫度應該越低，但日冕的溫度比太陽表面溫度還要高上數百倍。這個奇特的現象多年來一直困擾著科學家。

“帕克”將攜帶五種科學儀器，借助近距離“觸摸”太陽的機會，能更清晰地“看見”太陽風從原來亞音速達到超音速的加速過程，同時對日冕進行測量與取樣。

眾多手段保安全

可以想象的是，要近距離靠近炙熱的太陽，忍受高溫是“帕克”必須經歷的第一道難關。龐之浩介紹說，幸運的是，雖然日冕溫度高達上百萬度，但它的密度很小，因此探測器只會與較少的炙熱粒子相互作用，不會接收到太多熱量，面朝太陽的防熱罩表面“只會”被加熱到1400度。

即便如此，1400度的高溫也足以讓普通鑄鐵融化。美國航空航天局專門為“帕克”研制了一個直徑2.4米、12厘米厚、重73公斤的碳復合材料防熱罩。它像一塊三明治，兩塊碳纖維合成板夾著11.5厘米厚的輕型碳泡沫芯組成，可承受1650度高溫。在它的保護下，探測器內部的工作環境溫度僅有29度，能確保所有儀器的正常運作。“帕克”還具有自我保護功能。它在防熱罩邊緣裝有多個小型傳感器。如果任何一個傳感器感知到陽光，便會提醒“帕克”調整方位，確保傳感器及內部儀器的安全。

美國《太空》網站稱，“帕克”將掀起探測太陽的新高潮。除美國外，歐洲、俄羅斯、印度等都準備發射新的太陽探測器。龐之浩介紹說，我國計劃在“十三五”期間發射“先進天基太陽天文臺”。它運行于太陽同步軌道，壽命不少于4年。它能同時觀測對地球空間環境具有重要影響的太陽上兩類最劇烈的爆發現象——耀斑和日冕物質拋射，并研究太陽爆發能量的傳輸機制及動力學特征，探測太陽爆發，預報空間天氣，為我國空間環境的安全提供保障。▲