徘徊在太空的“逐日神器”

文/ 付曉鑫

在漫漫歷史長河中，光芒萬丈的太陽一直是各類神話的核心，相當一部分神話都是由太陽衍生而來，神話可謂是人類理解太陽的最原始和最浪漫的一種方式。源源不斷的太陽神話，表明了人類對賦予地球光和熱的太陽的無限向往。

如今，人類對太陽的關注度有增無減，并且更加務實。從1960年開始，世界各研究機構陸續派出了十多個耗資不菲的“逐日神器”，日日夜夜監測著太陽的每一個動態。

軌道太陽探測臺（OSO）

美國在1962年3月發射了世界上第一顆太陽觀測衛星，之后技術不斷精進，又陸續發射了7顆同類型衛星，組成了軌道太陽觀測臺，俗稱OSO系列。這個系列衛星發射目的特別明確：獲取空間天氣基本數據，以供載人航天任務使用。

OSO系列堅持工作到了1978年，在16年間，它們觀測到了完整的太陽活動周期。OSO系列觀測波段主要集中在紫外線、x射線和γ射線，研究太陽結構和太陽活動的長期和短期變化。雖然同后面的觀測相比，OSO系列的觀測數據顯得略為初級，但它們仍提供了很多關于太陽的新資料。

“太陽神號”探測器（Helios）

要取得更詳細的數據，太陽探測工具必須離太陽更近。1974年和1976年，德美兩國聯手，成本七三開，研究發射了兩個姐妹太陽探測器：太陽神1號和太陽神2號。這兩個探測器配備了先進的散熱系統，能夠耐受370攝氏度的高溫，因此它們可以飛離地球，在更近的地方觀察太陽。太陽神1號和太陽神2號關注點更多聚集在太陽磁場和太陽風，它們帶回了大量有價值的星際磁場和帶電粒子的觀測數據。

“太陽峰年”衛星（SMM）

為獲取更多太陽活動的資料，美國決定趕到太陽活動極大年時再次發射太陽探測衛星，這就是1980年2月發射的“太陽峰年”衛星。“太陽峰年”衛星升空后不久就出現了故障，但經航天員修復后，它又堅挺地運轉了9年多，并在1984年不辱使命地觀測到了一次強烈的太陽耀斑。另外，SMM還利用新搭載的高能探測工具觀測到了超過75次γ射線暴，獲得了格外詳細的原始數據。

尤利西斯號探測器（Ulysses）

在眾多以太陽風和太陽磁場為主要研究對象的空間探測器里，特立獨行的“尤利西斯號”因穿越太陽兩極而變得大名鼎鼎，它是由歐空局和美國宇航局共同合作研制的。“尤利西斯號”于1990年10月發射升空，在2009年6月光榮退役。

“尤利西斯號”是人類第一個有能力對太陽全維度進行觀測的探測器。在服役期間，“尤利西斯號”曾三次繞過太陽極區，涵蓋了太陽20多個活動周期，不僅發現了太陽磁場翻轉的特性，而且在對太陽風進行取樣時，還探測到了之前科學家未預料到的高緯度輻射暴，觀測到了極區太陽風從冕洞逸出的情形。在探索太陽兩極上，“尤利西斯號”功不可沒。

“陽光”衛星（Solar-A）

1991年1月，日本、美國、英國三方聯合研制的“陽光”衛星發射成功。它的主要使命是在太陽活動極大年周期內，利用x射線望遠鏡和分光計對太陽耀斑等現象進行研究。這也是首次用x射線望遠鏡來專門研究太陽。在觀測期間，x射線望遠鏡記錄了一個完整的太陽活動周期內的圖像，獲得了一批重要的觀測成果。

“陽光”衛星在天上盯了太陽十多年，2001年12月因動力不足而退役。2005年9月，“陽光”衛星在地球大氣層中焚毀。

太陽和日球層天文臺（SOHO）

多數太陽衛星或探測器壽命都在10年左右，服役超過20年的可以稱得上“特別優秀”。太陽和日球層天文臺就屬于這類“特別優秀”的，它是20世紀發射的最著名的太陽觀測衛星之一。

太陽和日球層天文臺裝備了種類豐富的探測儀器，既能探究太陽內部的奧秘，又能觀測日冕的結構;不但能測量太陽磁場，而且能追尋太陽風暴的蹤跡，是真正全能型觀測衛星，提供了史無前例的大批數據信息。太陽和日球層天文臺于1995年12月發射升空，由于太過優秀，至今仍未退役，依然精神抖擻地奮戰在一線崗位上。

拉馬第高能太陽光譜成像探測器（RHESSI）

2002年美國發射的拉馬第高能太陽光譜成像探測器其實是一臺具有極高能譜分辨率的高能射線太空望遠鏡，因紀念太陽高能物理領域的先驅人物魯文·拉馬第而得名，其專注于研究太陽耀斑中的粒子加速和釋放過程。

拉馬第高能太陽光譜成像探測器在太空中有效運行了16年，除獲得大批太陽耀斑的數據和圖像外，還幫助科學家測量了精確的太陽圓度。結果告訴我們，太陽并不是一個完美的球體，在太陽活動劇烈的年份，太陽的赤道半徑會略大于極半徑。

截止到2003年，人類總共發射了8顆大型觀日探測器，現在還在太空中堅守在陣地的僅剩下太陽和日球層天文臺一個。2003年、2004年和2005年這3年是太陽新探測器的空檔期，全球的大國都沒有發射新的探測器，直到2006年下半年。

太陽過渡區與日冕探測器（TRACE）

太陽過渡區與日冕探測器是美國于1998年在范登堡空軍基地發射的一顆太陽探測衛星，目的是深入了解太陽外層的動力學機制，即色球-日冕過渡層及日冕區的太陽活動原理。

太陽過渡區與日冕探測器具有極高的空間分辨率，光譜范圍覆蓋了可見光到遠紫外線光區，也是第一顆繪制了太陽完整活動周期的衛星。另外，它還拍攝到了一些日冕的精細結構，這在太陽探測史上尚屬首次。2010年6月21日，太陽過渡區與日冕探測器向地球成功發送了最后的數據圖像后，退出了歷史的舞臺。

“日出”衛星（Hinode/Solar-B）

“日出”衛星原名Solar-B，是一顆由日、英、美聯合研制的太陽觀測衛星，發射時間為2006年9月22日，主要目的是觀測太陽磁場的精細結構，研究太陽耀斑等劇烈的太陽活動。“日出”衛星搭載了3架先進的望遠鏡：可提供高清太陽表面特寫的太陽光學望遠鏡、可探測數百萬高溫氣體的x射線望遠鏡，以及可獲取太陽大氣特征離子譜線的極紫外成像攝譜儀。靠著這3架望遠鏡的神助攻，在工作的近15年間，“日出”衛星捕捉到了太陽的千姿百態，往地球傳回了大量有價值的圖像和數據。

日地關系天文臺（STEREO）

2006年10月26日美國發射的日地關系天文臺是一對孿生的姐妹花，一個運行在地球軌道前方（STEREO-A），另一個運行在地球軌道的后方（STEREO-B），兩者僅僅在結構上有細微的差別。

站在不同角度使得太空中的日地關系天文臺能夠捕獲多角度的太陽影像，可以提供前所未有的太陽立體視圖，如太陽黑子爆發、太陽大氣結構、日冕物質拋射等，與太陽動力學天文臺聯手，還可實現對太陽的全方位立體觀測。

目前，日地關系天文臺上的設備運行良好。

太陽動力學天文臺（SDO）

太陽動力學天文臺于2010年2月發射升空，最初設計壽命為5年，但由于質量過關、技術過硬，至今仍沒有要罷工的跡象。太陽動力學天文臺上搭載了3部探測太陽的裝置，可以不間斷地對太陽活動進行觀測。由于儀器精度高，太陽動力學天文臺拍攝的照片清晰度幾乎是一臺高清電視的10倍。自升空以來，它已經拍攝了數百萬幅能夠展示太陽諸多細節的、令人震撼的照片。除此之外，太陽動力學天文臺還是個“數據大王”，美國宇航局稱，從太陽動力學天文臺傳回的數據每36秒就能夠填滿一整張CD。

帕克太陽探測器（PSP）

2018年8月，有史以來最接近太陽的帕克太陽探測器發射成功，這使得人類能夠在更近的距離對日冕物質拋射等太陽活動及太陽磁場進行觀測，從此揭開了人類探索太陽的新征程。

在短短的1年多時間里，帕克太陽探測器已經3次近距離接觸太陽，獲得了大量有價值的數據。值得一提的是，為了不掉進炙熱的太陽里，帕克太陽探測器還順帶創造了人造航天器最快速度的新紀錄。