科技日報記者 劉霞
美國東部夏令時8月12日凌晨3點31分（北京時間8月12日下午15點31分），此刻，大多數美國人都沉浸在甜蜜夢鄉，美國航空航天局（NASA）位於佛羅裡達州的肯尼迪航天中心卻燈火通明，所有人都興奮不已。帕克太陽探測器（Parker Solar Probe，以下簡稱帕克）從卡納維拉爾角空軍基地37號航天發射複合體（SLC-37）發射升空。它將以前所未有的距離和飛行速度，與太陽親密接觸，觸摸日冕，進一步揭開籠罩在太陽頭上的神秘面紗。
此次發射原定於美國東部夏令時8月11日凌晨4:28（北京時間8月11日下午4:28）進行，但在發射前數分鐘的最後關鍵時刻，聯合發射聯盟（ULA）的德爾塔4重型火箭出現一個小異常，NASA不得已取消了昨天的發射。今天的視窗時間為60分鐘。據ULA稱，今天氣象適合發射的概率是60%。
速度最快，距離太陽最近
即將離開地球飛往太陽的帕克探測器藝術圖。（圖片提供：JHU/APL）
帕克重約1270公斤，大小相當於一輛小轎車。NASA歷時8年，打造出了這樣一款能穿過太陽大氣層而不融化的航天器，耗資約15億美元。三個月後，帕克將於2018年11月首次接近太陽，並將於12月傳回數據。
帕克科學家、戈達德太空飛行中心的亞當·薩博說：“無數工程師和科學家長達8年的艱苦努力終於有了回報。”
帕克的速度將達到69.2萬公里（43萬英裡）/小時，創造有史以來運行最快航天器記錄。在不到7年的任務壽命期間，帕克將繞太陽運行24次，並逐漸縮短與後者的距離，最終在距離太陽表面約616萬公里（383萬英裡）的位置飛行，這個位置處於日冕範圍之內。屆時，其與太陽的距離相當於1976年德國“太陽神2”號探測器創下記錄的1/7。相當於日地距離的4%，是有史以來最接近太陽的探測器。如此近距離的“親密接觸”將改變我們對太陽這顆距離人類最近恆星的理解。
約翰霍普金斯應用物理實驗室（APL）的項目科學家尼基·福克斯：“我們將前往沒有太空飛船敢於到達的地方——恆星的日冕之內，每次繞軌，我們將看到太陽大氣層的新區域，並了解我們幾十年來一直夢想探索的恆星力學。”
但為了與太陽進行如此親密的接觸，帕克需要放慢速度，以使用我們的鄰居星球金星的引力。德裡什曼說：“在整個任務期間，帕克將飛掠金星七次，每一次飛掠，都距離太陽更近一點。”
據悉，升空8周後，帕克將飛過金星，利用這顆衛星的引力減速並進入環繞太陽更近的軌道。那之後再過5周，探測器將完成首次近距離接觸，到達距離太陽表面逾2400萬公里（相當於太陽半徑35倍）的區域。探測器將從那裡開始環繞太陽飛行，逐漸拉近與太陽的距離，其間再飛過金星6次。
“三明治”隔熱罩來護駕
在靠近太陽的軌道上，真正的挑戰是防止航天器被燃燒殆盡。
薩博說：“NASA數十年前就開始計劃超太陽發送探測器，但我們一直缺乏保護航天器及其儀器免受高溫影響的技術。材料科學的最新進展為我們提供了可以製造航天器隔熱罩的材料，這一隔熱板置於航天器前，不僅能耐受太陽的極端高溫，還能保持背面的涼爽。”
隔熱罩由兩塊碳纖維面板之間夾一層4.5英寸厚的碳複合泡沫材料製成。雖然面向太陽一側的溫度高達2500華氏度（約1371攝氏度），但在隔熱罩後面，太空船的溫度保持在舒適怡人的85度華氏度（29攝氏度）。
試圖厘清三大問題
尤金·帕克本人在接受NASA的現場直播採訪時被問到：“目睹以您的名字命名的飛船發射，您有何感想？” 91歲高齡的老爺子拿著話筒的手一直在顫抖，他興奮地表示：“很高興，這艘飛船將發現很多我現在還不了解的東西。”
自從1958年以來，太空物理學家一直夢想開展一項任務，希望穿越日冕，或者至少進入離太陽最近的行星水星的軌道之內。同一年，芝加哥大學物理學家尤金·帕克——最新的探測器正是以他的名字命名——首次提出太陽風的存在。經過幾十年的籌劃，這項任務現在終於即將進入發射階段。
這一探測器試圖厘清三大主要問題。
首先，為什麽太陽光球層的溫度比日冕溫度低很多。日冕是太陽大氣的最外層，其內部分別為光球層和色球層。NASA的數據顯示，光球層的溫度僅為5500攝氏度，日冕層的溫度高達200萬攝氏度。戈達德太空飛行中心的研究科學家艾瑞克·克里斯蒂安說：“一般而言，距離熱源越遠，溫度越低，但為何太陽外部大氣層比內部表面溫度高得多？這是個巨大的未解之謎。”
據《科學美國人》9日報導，科學家懷疑答案與太陽的磁場有關：磁場線存儲並激發光球中的能量並將其釋放到太陽的大氣層中，但這種釋放的方式和時間仍是一個謎。
日冕一個活躍區的影像。圖片來源：NASA官網
其次，科學家們想要進一步揭示太陽風的“廬山真面目”。太陽風是太陽拋灑進太空的一大堆帶電粒子流，它會穿越整個太陽系，如天女散花般灑入每顆行星、月球、小行星內。當太陽風猛烈襲擊地球時，就會產生美麗的極光，但同時也會干擾衛星通信和導航系統。帕克將在太陽風內穿梭，厘清生成太陽風的神秘過程以及太陽風如何獲得高達數百萬英裡/小時的速度。
最後，探測器將研究被稱為太空氣象的現象。從地球上看，太陽像一個寧靜的發光球，但實際上它是一個陰晴不定、反覆無常的孩子。在憤怒時，太陽會將輻射爆發和等離子體射入太空，最極端的是“日冕物質拋射（CME）”，它會損壞電網和通信衛星等重要系統，也會給宇航員帶來危險。雖然地球的磁場使我們免受太陽的怒氣，但它的保護作用有時會不堪重負。帕克的測量結果將厘清CME在何處誕生等問題，這有望改善人類對潛在危險的太空氣象事件的預測。
研究人員一直試圖從地球上來解答這三個主要問題，但麻煩在於“我們距離太陽1.49億公里，這使人們很難弄清楚太陽上發生了什麽事情。”
科學家並非唯一對這次冒險滿懷期待的人。帕克探測器上有一個微芯片，上面有超過110萬名參與者的簽名。
薩博說：“太陽日冕是太陽系中沒有航天器拜訪過的地方之一，帕克給了我作為探險家的興奮感。太陽是我們可以近距離了解的一顆恆星，了解它有助於我們更好地理解其他恆星。”
來源：科技日報
編輯：陳小柒 嶽靚
審核：王小龍
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