在美国东部时间8月12日3点3分(格林尼治标准时间0731),美国在佛罗里达州卡纳维尔角空军基地发射了一枚联合发射联盟Delta IV重型火箭。该火箭搭载美国的帕克太阳能探测器,这是一项探索太阳最深处秘密的历史性和大胆的任务。
如果一切按照计划进行,派克太阳能探测器的运行速度将会创人类的最高飞行速度,并且前所未有地接近太阳。实际上,它会飞过太阳的外层大气层(日冕)。探测器在那里进行的测量将揭示关于太阳内部工作的关键情况,这些情况在最近几十年来一直困扰着科学家。
美国宇航局首席科学家吉姆格林说:“这绝对是惊人的成就。我们60年来一直想要近距离探索太阳风暴。”
芝加哥天体物理学家开拓者帕克在50年代就提出太阳风暴的理论,即从太阳不断流动的带电粒子流,这种理论在20世纪50年代遭到了很多怀疑。帕克于6月份年满91岁,成为有史以来第一个以他的名字命名的美国宇航局任务的人。
太阳风的速度非常快,当它到达地球轨道时,速度在90万英里/小时和180万英里/小时(145万和290万公里/小时)之间。帕克太阳探测任务科学家Adam Szabo表示,这些粒子在太阳表面几乎一动不动,他是美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的负责人。Szabo说:“太阳风爆发生在日冕,当它出现的时候则以超音速射出。”
但是科学家并不确定那些“东西”是什么。对于太阳高能粒子(SEPs)来说,情况也是如此,甚至更快速移动的斑点与太阳耀斑和巨大的等离子体喷发有关,称为日冕物质抛射。 Szabo说,目前尚不清楚SEPs 如何获得如此高的能量,它可能对宇航员造成威胁并对航天器软件造成严重破坏。
日冕本身就很神秘。那里的温度平均在180万到540万华氏度(100万到300万摄氏度)之间,比太阳表面还要热,太阳表面大概在10,000华氏度(5500摄氏度)。
Szabo说:“随着与核聚变行动的距离增加,你会期望事情应该冷静下来。这是其中一个重大未知数:那里发生了什么?”
美国宇航局位于硅谷的艾姆斯研究中心的新倡议的首席项目科学家,以及航天局“与明星同住”的前领导人Lika Guhathakurta说,太阳强大的磁场和对流运动显然共同产生能量驱动这些现象。Guhathakurta说:“但你如何将这种能量带到地面并传播它是一项挑战,这就是为什么我们必须去那里测量它。”
对于派克太阳能探测器,在接下来的七年中,这项耗资15亿美元的任务将完成24次太阳的近距离飞行,距离最近的太阳表面时只有383万英里(616万公里),远远超过之前的记录保持者,美国Helios 2号航天器,1976年创造的2700万英里(4300万公里)的距离。
美国宇航局官员表示,派克太阳能探测器第一次最接近太阳的情况将在11月初发生,那时候太阳的强大引力将加速帕克太阳探测器,使其的最高速度达到430,000英里/小时(690,000公里/小时)。这将远远超过美国宇航局的朱诺探测器于2016年7月抵达木星时165,000英里/小时(265,000公里/小时)的速度,这是人类飞行器最新的最高飞行速度。
当帕克太阳探测器接近太阳的时候,将会面对极端的情况,派克太阳能探测器必须承受我们在地球上经历的太阳辐射负荷的约500倍。根据美国宇航局官员的说法,太空船的朝阳侧将被加热到约2,500华氏度(1,370摄氏度)。 为了应对高温,太阳能探头配备了一个7.5英尺宽(2.3米),4.5英寸厚(11.4厘米)的盾构,由先进的碳复合材料制成,这将保持大部分航天器的科学性仪器在舒适的85华氏度(29摄氏度)。
除其他外,这些仪器将测量太阳的电场和磁场以及波浪,观察太阳大气层内外的超级粒子,计算和表征太阳风颗粒;并拍摄日光层的日冕和内部区域(太阳等离子体和磁场的巨大泡沫,远远超出冥王星的轨道)。
科学家表示,这种装备的观察可以帮助解决日冕加热和粒子加速难题。它将使我们更好地了解太阳的整体状况。“如果我们不了解我们的恒星太阳,我们怎能理解恒星系统呢?” Szabo说。
他和其他人强调,应该有相当多的实际应用。例如,任务数据应该对空间天气产生重要的洞察力,可能使研究人员能够更好地预测和规划可能在地球上造成严重破坏的强烈太阳风暴。
Guhathakurta说,这些信息还可以帮助人类向太阳系提供帮助,为我们提供离开地球保护磁场所需的知识。
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