飛向太陽的人類探測器

賽先生

美國宇航局為紀念天文學家在歷史上做出的杰出貢獻，常以天文學家的姓氏命名航天器，如哈勃空間望遠鏡、錢德拉X射線天文臺（此兩物均在太空，而非陸地上）等，而尤金·派克是首位在世時就獲此殊榮的科學家。2017年，美國宇航局命名了派克太陽探測器，以感謝尤金·派克先生在20世紀50年代創建了太陽風、日冕等系統理論。

太陽風、日冕是什么呢？為什么這么重要？

日冕是太陽大氣的最外層，像太陽的熱氣，從太陽表面向四周散發，可以延綿至數百萬公里之外。日冕自身比較暗，因此我們平常看不到它，就像燈泡，我們只看到耀目的光，卻看不到它散發的熱氣。只有日全食時，月亮擋住了太陽，日冕的光芒才會顯露出來。

日冕像一層輕薄的細紗，甚至像漂亮的花邊，給太陽周圍扎上了一圈，花紋有的像指紋，有的像小鳥的羽毛。

貌似柔弱的日冕實際上火爆異常，溫度高達1 000 000℃～2 000 000℃。太陽表面才不過5 500℃，太陽散發的熱氣居然比太陽本身的溫度更高！高200多倍呢！生活中，我們見過熱氣比熱源更熱的事例嗎？從來沒有。正如烤火取暖，再怕冷的人都不敢把手伸進火爐里，可日冕卻顛覆了生活常理。離太陽表面百萬公里的地方反而比太陽表面更熾熱，其熱能從何而來？

日冕已讓人迷惑不解，而從它這里生出的太陽風、太陽風暴更是詭異，它們給圍繞太陽旋轉的行星帶來了巨大的災難，有的甚至是滅頂之災。

40億年前，火星的環境堪比今日的地球，除了有廣袤的土地，還有碧波萬頃的汪洋大海。但火星怎么會衰敗到今天這般干涸，寸草不生呢？2015年，美國天文學家找到了答案：從日冕中產生的太陽風沒日沒夜地刮，太陽風暴不時襲擊，漸漸刮去、剝落了火星的大氣層，沒有大氣外衣的保護，火星上的海洋和湖泊逐漸蒸發、消失。所以40億年后的今天，火星與地球截然是沙漠與綠洲之別。

我們的地球幸而有堅實的磁氣圈保護，才抵擋得住太陽風暴的肆虐，但也有受傷害的記錄。如1859年9月，太陽風暴毀壞了地球上的電報設施，致使歐洲和北美的電報系統癱瘓——這就是歷史上的卡靈頓事件；1989年3月，太陽風暴部分損壞了地球上的電力設備，導致加拿大魁北克省電力中斷9小時，600萬人受到影響；它還干擾過我們的無線電、衛星通信，致使股票中止交易；它還會危害太空中宇航員的安全等。如何對太陽風暴進行預測預報，減少它對人類社會的破壞，這些都是科學家要做的事。

2018年8月12日下午3時31分，美國宇航局向太陽發射了派克太陽探測器，讓它進入日冕內實地考察，觀察太陽風、太陽風暴如何生成又如何發威。這是人類歷史上首個進入日冕的航天器，它離太陽表面的最近距離是630萬公里。這是一種新型的耐熱航天器，與其他太空探測器相比，它更接近太陽表面。它將在灼熱的太陽表面大約600萬公里內飛行，相比先前的飛行器靠近7倍。如果一切按計劃進行，探測器將以每小時724 205公里的速度飛馳，在大約7年的時間里，它將在太陽附近完成24次軌道運行，并經過金星7次。

派克太陽探測器的外形像個花瓶，大小像一輛小汽車。它在灼熱的日冕區運行，不怕被高溫熔化掉？原來，探測器頭頂有一塊隔熱板，厚約12厘米，由碳復合材料制成，能抵擋1 400℃的高溫，它還自帶冷卻系統，能使探測器內接近室溫。因此，盡管日冕區既有高溫又有高輻射，探測器內的儀器卻能等閑視之，仍正常進行工作。

早在20世紀50年代，天文學家們就夢想能制造一個探測器，到日冕去實地看個究竟，但當時沒法制造出抗高溫探測器。直到現在，當材料科學、計算機軟件都邁上了更新更高的臺階后，人類才走近太陽，揭開日冕神秘面紗的時候才終于到來了。