飞向太阳.docx

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飞向太阳

飞向太阳

人类一直持续对宇宙天体进行探索，其中比较著名的就是月球和火星。

在众人印象里，没有人会傻到去接近融化一切的太阳，其实人类从未放弃对太阳的探索。

一、探测太阳的两种模式

太阳是太阳系中唯一的恒星和会发光的天体，位于太阳系的中心，太阳系中有八大行星、小行星、流星、彗星以及星际尘埃等，都围绕着太阳运行。

太阳的直径为139万公里，相当于地球直径的109倍；体积大约是地球的130万倍，质量占到太阳系总质量的99.86%。

太阳几乎是一个热电浆与磁场交织的理想球体，其中心区不停地进行剧烈的热核反应，所产生的热量以辐射方式向太阳系空间发射，其表面温度约为5505℃，中心温度为1226万℃。

其中22亿分之一的能量辐射到地球，成为地球上光和热的主要来源。

太阳由里向外分别为太阳核反射区、太阳对流层和太阳大气层。

由于太阳的温度太高，目前人类的太空探索器尚不能非常靠近太阳进行探测，因此以太空飞行器探测太阳有两种方式：

一种是发射太阳探测器飞入太阳系太空，运行于日心轨道或日-地拉格朗日点之一，对太阳进行观察与探测；另一个是发射太阳探测器飞行于环绕地球的地心轨道，对太阳进行探测。

由于后者仍飞行于地心太空，严格而言不属于深远太空探测。

美国于1960年发射人类第1颗太阳探测器，至今全球共发射太阳探测器17次，其中1次属于“一箭双星”，一下子同时发射了两个探测器。

由于一次发射失败，所以共有17颗太阳探测器曾进入日心轨道探测太阳。

目前所有太阳探测器都是由美国太空总署主导研制，欧洲太空署与德国太空署曾联合参与研制了其中几颗。

二、帕克号太阳探测器

现在最新的一颗太阳探测器名叫“帕克”号，发射于2018年8月。

探测器全重685公斤，但为了抵消地球运行速度的影响，探测器必须用“三角洲4号”重型运载火箭发射才能送入预定轨道。

这款运载火箭比飞往进行的探测器多上55倍的推力，是目前著名的超大推力二级火箭，芯一级火箭捆绑了2枚助推火箭，可以发射28790公斤的近地轨道卫星或14220公斤的地球同步轨道卫星。

“帕克”号将围绕太阳飞行24圈，利用飞越金星减低其飞行速度，逐渐缩小环绕太阳飞行的轨道半径，对太阳进行最近距离探测。

它将配备5台仪器，用于测量与取样，主要执行三项了解太阳的任务。

1、探索太阳风被加速的过程。

太阳风是指由太阳外层大气射出的超高速电浆流。

在太阳日冕层超过百万摄氏度的高温下，氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等；这些带电粒子运行速度极快，以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚，射向太阳的外围形成太阳风。

太阳风虽然无法以肉眼观察到，但地球南北两极出现的极光就是太阳风进入地球磁场后引发的。

NASA希望“帕克号”飞向日冕层，观测并记录太阳风被加速到超音速的过程，帮助科学家预测太空天气的变化。

预测太空天气的变化对人类极为重要，因为太阳风会影响地球电离层以及大气密度，与人类日常生活息息相关，对太空飞行器也产生直接的影响。

2、解开日冕的极端高温之谜。

日冕层是太阳大气的最外层，在日全食过程中，肉眼看到的那个光圈就是日冕与日珥。

日珥是太阳表面喷出的炽热气流，其厚度达到了几百万公里以上。

太阳的可见表面温度大约为5500摄氏度，但是日冕的温度却超过百万度，是太阳表面的数百倍。

这就相当于一个火堆，你离火堆越远反而温度越高，科学家急需解决这个疑问。

因此“帕克号”的任务之二就是实地前往日冕找到答案。

3、了解太阳高能粒子加速行进的机制。

太阳高能粒子具备高能量，在20世纪40年代初就已经被观测到。

太阳高能粒子不仅会对飞行器的电子设备产生干扰和损害，其辐射还会危及宇航员的生命安全。

“帕克号”的任务之三就是探索是什么给太阳高能粒子加速。

三、“帕克号”需要克服的难题

“帕克号”还面临着两个困难：

1、由于太阳巨大引力的作用，导致太阳探测器离太阳越近飞行速度就越快，最终可能撞向太阳而毁灭。

因此“帕克号”必须在飞行途中持续减速而环绕太阳飞行24圈，逐次绕飞太阳进行所规划的越飞越近探测；

2、“帕克号”计划绕飞太阳24圈，并一度到达距离太阳表面上方大约616万公里处，相比于太阳直径约140万公里而言，这个距离已经非常贴近太阳了。

地球距离太阳约1.5亿公里，仅获得了太阳辐射能量的22亿分之一。

而“帕克号”在616万公里处要面对比地球强烈520倍的辐射量。

飞行器的温度估计会达到1400摄氏度，尤其是在接近过程中，还要飞越温度超过百万摄氏度的日冕，因而必须具备完善的防热降温措施，才能正常执行探测任务。

四、向尤金·帕克致敬

这颗最新的太阳探测器之所以名为“帕克号”，就是为了向太空物理学家尤金·帕克致敬。

这也是NASA首次用在世科学家的姓名来命名，之前几颗的名字都是“麦哲伦”、“伽利略”之类。

尤金·帕克的主要成就是在31岁那年提出了“太阳风”的概念。

他认为太阳会向周围发射出源源不断的粒子，如同水流一样。

这个说法一度被认为是极度荒谬的，因为当时大家相信太空是个真空的状态，不可能有什么源源不断的粒子。

甚至连期刊杂志的编辑都认为他是个疯子，“太阳风”这篇论文一度被拒绝刊登。

尤金·帕克亲自到杂志社去抗议，不能因为编辑对论文结论假设的不满就拒绝刊登。

最后杂志社从善如流还是刊登了这篇论文，于是果不其然地引发了业内的嘲笑。

但时间到了1962年，NASA发射的“水手2号”在飞往金星的途中，测量到接近太阳的日心太空有能量粒子在流动，与帕克教授推断的一样！

于是乎，尤金·帕克从“地狱掉进了天堂”，从一个被嘲笑的疯子变成了人人敬仰的科学家。

“太阳风”也成为一个专门的名词。

五、最后的最后

NASA主导的探测太阳活动已经将近50年了，对航空科技的贡献颇多。

未来十年间，有越来越多的国家参与到探测太阳的活动中。

这显示了美国以外的国家将提供更多与太阳相关的知识，希望我国未来的航空成就也越来越辉煌。