美國(guó)預(yù)計(jì)將于近期發(fā)射“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”。該探測(cè)器比之前的任何探測(cè)器飛得離太陽(yáng)表面更近,在嚴(yán)酷的高溫和輻射條件下,將深入探索太陽(yáng),希冀解開(kāi)重大謎團(tuán)。
太陽(yáng)為地球上的生命提供光和熱,但有時(shí)也帶來(lái)不利影響。例如,太陽(yáng)耀斑爆發(fā)時(shí)會(huì)造成短波通信中斷;太陽(yáng)黑子大爆發(fā)可導(dǎo)致衛(wèi)星故障。所以對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行全方位的深入觀測(cè)和探測(cè),不僅有天體物理學(xué)上的意義,對(duì)人類(lèi)生存也很重要。
目前,研究太陽(yáng)的先進(jìn)方法是發(fā)射太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星和太陽(yáng)探測(cè)器。日本和美國(guó)近年來(lái)發(fā)射了不少太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星,與這些觀測(cè)衛(wèi)星相比,太陽(yáng)探測(cè)器離太陽(yáng)更近,可不受地球遮擋和大氣層等的影響,近距離對(duì)太陽(yáng)開(kāi)展多波段、全時(shí)域、高分辨率和高精度的觀測(cè)和探測(cè)。隨之而來(lái)的難題是,太陽(yáng)探測(cè)器的研制和運(yùn)行比觀測(cè)衛(wèi)星更具挑戰(zhàn),尤其對(duì)軌道設(shè)計(jì)、防熱措施等要求更高,十分復(fù)雜。
即將發(fā)射的“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”,大小與小型汽車(chē)相仿,其設(shè)計(jì)工作壽命約7年。“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”升空后不是立即飛往太陽(yáng),而是駛向金星的方向,目的是通過(guò)金星的引力作用改變其速度和軌道,使探測(cè)器最大限度接近太陽(yáng)。在約7年的時(shí)間里,它將7次飛掠金星,繞太陽(yáng)運(yùn)行23圈,并逐漸接近太陽(yáng),最終到達(dá)距太陽(yáng)僅約600萬(wàn)公里的地方進(jìn)行探測(cè)。這將是人造物體第一次飛入日冕區(qū)域,并在如此近的距離探測(cè)太陽(yáng)。比先前距離太陽(yáng)最近的太陽(yáng)神2號(hào)探測(cè)器近了7倍。
“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”將承受高達(dá)1400°C的熾熱以及太陽(yáng)輻射的考驗(yàn)。為此,它安裝了能抵御高溫和強(qiáng)輻射流的超耐熱碳復(fù)合材料防熱罩。這種防熱罩由中間夾著11厘米厚的輕質(zhì)碳泡沫芯的碳/碳復(fù)合材料兩層面板制成,裝在“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”頂部,可使探測(cè)器處于其陰影中。
“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”內(nèi)還加裝了冷卻泵等裝置。它可像空調(diào)一樣使探測(cè)器上的儀器設(shè)施穩(wěn)定在大約室溫的溫度范圍,以研究磁場(chǎng)、等離子體和高能粒子,并對(duì)太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)行成像。
“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”的科學(xué)目標(biāo)是弄清楚為什么太陽(yáng)表面的溫度比太陽(yáng)的大氣層溫度低很多;影響地球和太陽(yáng)系的太陽(yáng)風(fēng)是如何形成的;怎樣獲得速度;為什么太陽(yáng)有時(shí)候會(huì)釋放出高能粒子。
2019年,歐洲和俄羅斯將分別發(fā)射“太陽(yáng)軌道器”和“近太陽(yáng)探測(cè)”等。前者用于理解太陽(yáng)日光層的活動(dòng)機(jī)制及其對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)的影響;后者用于探測(cè)太陽(yáng)黑子現(xiàn)象及其相關(guān)效應(yīng)、太陽(yáng)磁極和磁場(chǎng)等。一系列探測(cè)器的發(fā)射,預(yù)示著人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)的探測(cè)將掀起一個(gè)新高潮。