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美将发射新型太阳探测器:史无前例接近太阳

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北京时间7月11日消息,据国外媒体报道,这是一项酝酿了超过60年的超级工程,如今终于即将变为现实!美国宇航局宣布该机构将在2018年发射一颗史无前例接近太阳的探测器,从而获取珍贵的极近距离太阳探测数据。

艺术示意图:正在轨道运行的帕克太阳探测器

红色为帕克探测器运行轨道,可以看到从发射开始,飞船逐渐接近太阳

这颗探测器不会很大,整个大小大概就和一台冰箱差不多大小,但其特殊设计使其外表能够耐受超过华氏2000度(约合摄氏1090度)的高温,与此同时其内部设备舱仍然能够保持舒适的室温水平。

这艘飞船的外部隔热罩设计团队来自美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室,首席工程师贝赛·康顿(Betsy Congdon)表示:“尽管太阳距离我们很近,但我们对于太阳的了解事实上并不充分。”科学家们希望这一任务中采集的数据能够帮助解决一些与太阳有关的重大问题。

关于太阳的疑问

首先,是什么动力驱动了太阳风以超音速的速度向外扩散?理解这一机制将有助于保护宇航员在太空飞行期间的安全,并帮助确保太阳活动高峰期间卫星以及地面电网设施的安全无恙。

美国宇航局方面表示:“除非我们能够了解太阳附近正在发生什么事情,否则我们在对太阳活动以及空间天气进行预报分析时总是会有一些误差。”

其次,为何太阳大气最外侧的日冕层反而却是温度最高的?事实上日冕的温度超过太阳表面光球区域的300倍以上,这是极为反常的。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的项目科学家尼古拉·福克斯(Nicola Fox)表示:“这是违反常识的。就像河水倒流那样不可思议,根本就不应该会出现这样的事。”

按照预定计划,这艘飞船将在为期6年的时间内围绕太阳飞行24圈,在此期间逐渐接近太阳,并最终以超过每小时45万英里(约合72万公里)的高速冲入太阳焚毁。要知道,如果这是在地球上以这样的速度飞行,那么从杭州到上海连一秒钟都用不了。

必须指出的是,这艘飞船并不会接触到太阳表面,其轨道距离太阳表面大约还有390万英里(约合600万公里)。但必须明确,这已经是非常非常近的距离了。正如康顿所指出的那样:“如果你想象一个橄榄球场,太阳在一侧,而地球在另一侧,那么这艘飞船已经飞过了五码线。”如果你对橄榄球不熟悉,没关系,这么说吧,这艘飞船离太阳表面的距离要比之前任何一艘飞船都要近7倍以上。

飞船围绕太阳运行的轨道使其抵达距离太阳最近的位置,随后再次离开,越过金星轨道,这就意味着在一次轨道周期内会出现温度的剧烈变化。康顿表示,要想在这样的条件下确保飞船内部设备完好无损,这将是一项艰巨的工程学挑战。

她说:“基本上这就需要建造一把巨大的‘伞’。”简单来说,这是一个直径大约2.4米左右的隔热罩,由碳纤维制成。

帕克太阳探测器的官方任务徽标

命名背景

另外,昨天美国宇航局刚刚宣布,这艘原名叫做“太阳探测器+”(Solar Probe Plus)的飞船将被重新命名为“帕克太阳探测器”(Parker Solar Probe)。这是为了纪念杰出的美国天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker)。这项决定是在美国芝加哥大学对外宣布的。尤金·帕克是芝加哥大学天文与天体物理系的钱德拉塞卡杰出服务荣休教授。

在1958年,当时的帕克还是芝加哥大学恩里克·费米研究所的一位年轻教授,他发表了一篇名为《行星际气体与磁场动力学》的论文。在论文中,帕克认为太阳正不断发出高速粒子流以及连续的磁场,这些效应会对整个太阳系内的行星体和行星际空间造成深远影响。

帕克所提出的这一现象现在被我们称为“太阳风”,并且已经被反复观测验证。帕克的工作从很大程度上奠定了我们对于恒星与周围环境相互作用认识的基础。

美国宇航局华盛顿总部科学任务委员会的执行副主管托马斯·泽布岑(Thomas Zurbuchen)表示:“这是美国宇航局第一次以一位尚健在的人士的名字对探测器进行命名。这凸显了帕克教授工作的重要性,他的研究开启了崭新的研究领域,也启发了我自己的研究工作。它带来了许多重要的科学问题,一直到现在美国宇航局仍在继续研究和探索的道路上前行。”

尤金-纽曼·帕克(Eugene Newman Parker)于1927年6月10日出生于美国密歇根州,此后先后在美国密歇根州立大学和加州理工学院获得物理学学士和博士学位。随后进入犹他大学任教。1955年,帕克开始在芝加哥大学和费米研究所工作一直到退休,整个职业生涯获奖无数。

帕克太阳探测器的发射窗口时长大约20天,从2018年7月31日开始开启。该项目是美国宇航局“与恒星共存”(Living With a Star)计划旗下项目的一部分,该计划旨在对日地系统各方面性质进行研究。


 





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