科普之家

　　帕克探测器将实现一项史无前例的壮举——近距离“触摸太阳”，首次冲进日冕层，突破了又一个“禁区”，让我们可以近距离地了解太阳和恒星。

　　8月12日，美国航天局从卡纳维拉尔角发射了帕克太阳探测器，它的目的是实现一项史无前例的壮举——近距离“触摸太阳”，它离太阳最近处只有600万公里。

　　帕克探测器近距离“触摸太阳”

　　帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）最重要的目标是为了研究“太阳风”和日冕层的高温之谜。

　　日冕是太阳的大气层，太阳表面温度只有5500摄氏度，但日冕层温度却高达上百万摄氏度。太阳风是从太阳表面喷出的高能粒子和电磁场，它的范围延伸到目前已知的整个太阳系，对地球环境有重要影响。这个探测器之所以被命名为帕克，就是因为美国天文学家尤金·帕克在1958年首次预言了太阳风的存在。

　　帕克太阳探测器将借助金星完成引力弹弓效应加速，进入绕太阳运行轨道，近日点距离太阳609.7万公里，远日点在金星轨道附近。

　　设计如此之大的椭圆轨道，既是为了延长自己的寿命，让帕克能够到远处“喘口气”，也是为了研究不同距离上的太阳风变化规律，全方位监测太阳活动。帕克太阳探测器携带了4台科学仪器，可以对太阳表面的特征活动进行拍照，测量太阳附近的电磁场结构和能量，实现对于太阳风粒子进行直接测量，从而揭示太阳风的加速机制。

　　其实，这个探测器计划早在20多年前就提出来了，随着材料科学的新进展，科学家们才找到了性能足够良好的隔热材料，从而能够保护航天器和科学设备能在上千摄氏度的高温下正常工作。隔热罩由两块碳纤维面板之间夹一层4.5英寸厚的碳复合泡沫材料制成。虽然面向太阳一侧的温度约达1371℃，但在隔热罩后面，探测器的温度还能保持在29℃。飞船上还有一套精密的水循环系统，只需一瓶矿泉水就能让飞船有效降温。

　　连接太阳风、太阳和地球

　　帕克太阳探测器要向困扰科学家们几十年的几个科学问题发起冲击。在近日点，600万公里距离处，是日冕层的边缘。此前还没有探测器到达过如此近的位置。

　　在60年前的1958年，太空时代刚刚拉开序幕，前苏联在前一年发射了第一颗人造地球卫星。同样在这一年，美国科学家尤金·帕克研究此前对于彗星尾巴、太阳活动的研究，提出我们周围的太空并非空无一物，而是存在从太阳辐射出来的高能粒子，他称之为“太阳风”，并且用流体力学详细计算了太阳风从亚声速到超声速的加速模型。

　　接下来，1958年美国卫星“探险者1号”发现了地球周围有高能粒子和磁场组成的辐射带——范艾伦辐射带。1959年前苏联卫星“月球1号”没能进入月球轨道，却成了第一颗绕太阳运行的人造卫星，直接探测到了太阳风粒子。这一切证据都证明了帕克“太阳风”理论的正确性。

　　吹到地球附近的太阳风，会强烈影响地球磁场形状；地球磁场又会俘获来自太阳风的高能粒子，形成了辐射层，发射卫星，特别是载人航天器的时候，必须要尽量避开这些辐射层，免得对其造成伤害。太阳风也会对地面无线电通信，甚至地面电力系统安全产生影响；当然更直观的，就是地球两极附近美丽的极光。

　　帕克开启7年绕日之旅

　　太阳是离我们最近，是地球生命赖以生存的光和热的来源，但对我们来说，太阳本身仍然有很多未解之谜，比如，太阳是怎么诞生的？以太阳黑子数量为标志的太阳活动周期究竟是怎么产生的？为了研究这些问题，地球上有数十个望远镜一直在24小时接力观察太阳。进入太空时代以来，更是发射了好几个太阳观测卫星在绕日轨道进行监测。

　　帕克太阳探测器将持续工作7年，总耗资约15亿美元。它将会7次掠过金星，借助引力弹弓效应实现加速。最快速度达到每秒192.2公里，相当于从北京到上海只需要6秒钟！

　　以前的航天器最近到达过水星轨道之内，距离太阳4300万公里。帕克在新材料科学的帮助下，首次冲进了日冕层，突破了又一个“禁区”，让我们可以近距离了解的太阳和恒星，因为在其他恒星周围也有同样的“星风”，在未来对更深处宇宙的探测中，也许我们会利用到它。

　　帕克探测器的路还很长，我们向宇宙探索的征途更是才刚刚开始。

　　□孙正凡（科普作家）