人類踏上“觸摸太陽(yáng)之旅”

本報(bào)特約記者 魏云峰　本報(bào)記者 馬俊

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

并不是直飛向太陽(yáng)

CNN稱，“帕克”探測(cè)器是人類首次嘗試正式造訪恒星，但它的“太陽(yáng)之旅”并不順利。按照美國(guó)航空航天局的規(guī)劃，它原定于北京時(shí)間11日發(fā)射升空，但在發(fā)射前的最后時(shí)刻因火箭狀態(tài)異常而被迫叫停，推遲了1天后才從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角升空。

美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》注意到，探測(cè)器罕見地以美國(guó)天體物理學(xué)家尤金·帕克的姓氏命名，這是“美國(guó)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(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。據(jù)介紹，上世紀(jì)50年代，科學(xué)界認(rèn)為地球到太陽(yáng)之間是徹底的真空，帕克在1958年準(zhǔn)確地預(yù)言太陽(yáng)風(fēng)的存在，并建立了構(gòu)成太陽(yáng)風(fēng)的等離子體、磁場(chǎng)和高能粒子的復(fù)雜系統(tǒng)。

報(bào)道稱，這個(gè)探測(cè)器的大小與汽車相仿，整個(gè)項(xiàng)目耗資高達(dá)15億美元，它能比其他探測(cè)器更靠近太陽(yáng)，將幫助科學(xué)家更多了解太陽(yáng)日冕層、太陽(yáng)風(fēng)等。

中國(guó)航天專家龐之浩12日告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，與普通人的想象不同，“帕克”升空后并不是直飛太陽(yáng)，而是駛向金星，以便通過金星的引力作用改變探測(cè)器的速度和軌道，小心翼翼地逐漸靠近太陽(yáng)的大氣層，防止探測(cè)器受到太陽(yáng)巨大引力的影響，一頭栽進(jìn)太陽(yáng)中損毀。按照規(guī)劃，它將在2025年6月14日第二十四次飛至近日點(diǎn)，執(zhí)行最后一次探日任務(wù)，屆時(shí)與太陽(yáng)光球?qū)拥木嚯x只有600萬公里（已經(jīng)進(jìn)入日冕），完成人類首次“觸摸太陽(yáng)”的夢(mèng)想。同時(shí)它的最終飛行速度達(dá)到約每秒200公里，成為“移動(dòng)速度最快的人造物體”。

“帕克”試圖探索的太陽(yáng)之謎

為何科學(xué)家要花費(fèi)這樣的心思和經(jīng)費(fèi)去“觸摸太陽(yáng)”呢？龐之浩解釋說，作為距離地球最近的恒星，太陽(yáng)不但是維持地球一切生命的基礎(chǔ)，它的一舉一動(dòng)也對(duì)地球有極大影響。例如太陽(yáng)耀斑爆發(fā)會(huì)產(chǎn)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(chǎng)甚至傷害地球上的生物。這次“帕克”的核心探索內(nèi)容之一——太陽(yáng)風(fēng)抵達(dá)地球時(shí)，會(huì)破壞通信設(shè)施、干擾宇宙飛船、甚至影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。

據(jù)介紹，所謂太陽(yáng)風(fēng)是指從太陽(yáng)上層大氣向整個(gè)太陽(yáng)系不斷射出的超音速等離子體帶電粒子流，它的時(shí)速可以達(dá)到每小時(shí)數(shù)百萬公里。但令人驚奇的是，太陽(yáng)風(fēng)從太陽(yáng)表面剛噴發(fā)時(shí)速度還沒這么快，但當(dāng)它抵達(dá)太陽(yáng)系行星時(shí)，卻變成了真正的“狂風(fēng)”。究竟是什么讓太陽(yáng)風(fēng)在擴(kuò)散過程中不斷加速，科學(xué)家至今仍未找到原因。

“帕克”試圖解開的另一個(gè)神奇現(xiàn)象是“日冕之謎”。龐之浩介紹說，太陽(yáng)大氣從里向外分為光球?qū)印⑸驅(qū)印⑦^渡區(qū)和日冕，其中光球?qū)訙囟燃s為6000度，而日冕的溫度可以高達(dá)200萬度。根據(jù)常識(shí)，離太陽(yáng)表面越遠(yuǎn)溫度應(yīng)該越低，但日冕的溫度比太陽(yáng)表面溫度還要高上數(shù)百倍。這個(gè)奇特的現(xiàn)象多年來一直困擾著科學(xué)家。

“帕克”將攜帶五種科學(xué)儀器，借助近距離“觸摸”太陽(yáng)的機(jī)會(huì)，能更清晰地“看見”太陽(yáng)風(fēng)從原來亞音速達(dá)到超音速的加速過程，同時(shí)對(duì)日冕進(jìn)行測(cè)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(yáng)，忍受高溫是“帕克”必須經(jīng)歷的第一道難關(guān)。龐之浩介紹說，幸運(yùn)的是，雖然日冕溫度高達(dá)上百萬度，但它的密度很小，因此探測(cè)器只會(huì)與較少的炙熱粒子相互作用，不會(huì)接收到太多熱量，面朝太陽(yáng)的防熱罩表面“只會(huì)”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(guó)航空航天局專門為“帕克”研制了一個(gè)直徑2.4米、12厘米厚、重73公斤的碳復(fù)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(hù)下，探測(cè)器內(nèi)部的工作環(huán)境溫度僅有29度，能確保所有儀器的正常運(yùn)作。“帕克”還具有自我保護(hù)功能。它在防熱罩邊緣裝有多個(gè)小型傳感器。如果任何一個(gè)傳感器感知到陽(yáng)光，便會(huì)提醒“帕克”調(diào)整方位，確保傳感器及內(nèi)部?jī)x器的安全。

美國(guó)《太空》網(wǎng)站稱，“帕克”將掀起探測(cè)太陽(yáng)的新高潮。除美國(guó)外，歐洲、俄羅斯、印度等都準(zhǔn)備發(fā)射新的太陽(yáng)探測(cè)器。龐之浩介紹說，我國(guó)計(jì)劃在“十三五”期間發(fā)射“先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)”。它運(yùn)行于太陽(yáng)同步軌道，壽命不少于4年。它能同時(shí)觀測(cè)對(duì)地球空間環(huán)境具有重要影響的太陽(yáng)上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，并研究太陽(yáng)爆發(fā)能量的傳輸機(jī)制及動(dòng)力學(xué)特征，探測(cè)太陽(yáng)爆發(fā)，預(yù)報(bào)空間天氣，為我國(guó)空間環(huán)境的安全提供保障。▲