2024-04-24
开云向太阳飞去！帕克探测器将比以往更接近神秘日冕—新闻—科学网
于一束磁场线的鞭策下，炙热的等离子体射流从一个巨细约相称在中国领土面积的小太阳黑子上升起。图片来历：BIG BEAR SOLAR OBSERVATORY THE NEW JERSEY INSTITUTE OF TECHNOLOGY 于本年5月一个小雨蒙蒙的日子里，项目师Betsy Congdon蹲于美国马里兰州劳雷尔市约翰斯 霍普金斯年夜学运用物理试验室（APL）一个用箔纸包裹的用在测试的复成品阁下，这是一个碳泡沫隔热罩，比年夜床床垫宽一点，却要薄许多。它阁下另有别的一个正本：一个已经经预备好的备件，被密封于金属桶里，上面印着略带嘲讽象征的正告语： 请勿袒露于阳光直射下。 真实的原件已经经被运往南部佛罗里达州肯尼迪航天中央。8月12日，它被固定于美国宇航局（NASA）帕克太阳探测器的一端，并于那里发射升空。6周后，该探测器将抵达金星。该行星的引力将使帕克探测器飞向太阳系的中央。今后再过6周，帕克将初次穿梭日冕 由热带电粒子或者等离子体组成的淡薄年夜气 从此刻到2024年它将飞掠日冕20屡次。 于这些飞擦过程中，隔热罩必需包管帕克探测器电子产物的保险，而其外貌温度或者可飙升至1370℃。这些热量并不是来自在日冕内部上百万摄氏度的等离子体，由于日冕很薄，于是没法通报太多能量；它们来自在强烈的日光。然而，Congdon其实不紧张。 咱们已经经让它履历了所有磨练。 她的声音于宽敞的探测器拆卸室内回荡着。 接近太阳 假如一切顺遂的话，位在隔热罩下方的处在保险中的帕克探测器将会传回日冕等离子体以及造成它的繁杂磁场收集的记载。这些数据将有助在解����APP决一些底子性的谜团。例如，是甚么将等离子体加热到太阳外貌温度的200倍以上？由等离子体流组成的太阳风怎样逃逸到太空？自从1958年与帕克探测器同名的太阳物理学家Eugene Parker（尤金 帕克）描写了太阳风以来，这一物理征象就始终是个谜。更好地舆解它有助在帮忙昨天的研究职员改良对于太阳风暴（会撞击地球磁场，并可能捣毁卫星以及电网）的猜测。 帕克探测器的 太阳之旅 将会实现像美国太空规划自己同样的大志。1958年，苏联的 斯普特尼克 号卫星的乐成仍让美国心不足悸，因而担当美国国度科学院（NAS）委员会主席的初期太空物理学家John Simpson以及James Van Allen 脑筋风暴 了一系列使命。从科学角度讲，这些使命将会让美国于太空研究中处在领先职位地方。此中的一个设法是发射一枚探测器，将其送入水星轨道以探测太阳等离子体。 到21世纪初，NASA以及NAS都将太阳探测器作为首要使命。其终极成果 帕克探测器将达到间隔太阳0.04天文单元（AU，一个天文单元为日地间的平均间隔）以内。这一间隔相称在水星轨道的1/10，也是今朝纪录连结者 由西德以及NASA在20世纪70年月中期打造的赫利俄斯号探测器 的1/7。 跟着于其椭圆轨道上愈来愈靠近太阳，为了避免过热，帕克将把太阳能板隐蔽于隔热罩的暗影下。而当其间隔太阳较远时，它将会把太阳能面板睁开，以便捕获到太阳光，同时一个泵激体系会用水让它们冷却。 面向谜题 太阳的可见外貌 光球层温度于5500℃摆布。小学物理课程以为，因为日冕间隔太阳焦点的热源更远，其温度应该会降落。但与此相反，它们的温度却飙升到跨越一百万摄氏度。 太阳物理学家为这类分外热量的来历争辩了几十年。至少于整体上，他们是一致的。这类能量可能最先在光球层的运动，或者者就于它下面。天文学家于那里看到了颗粒 沸腾的、不停挪动的巨细相称在患上克萨斯州的 细胞 。 它们是对于流等离子体气泡，像年夜蒸锅同样沸腾着，携带着伟大的动能。科学家也以为是磁场于把能量向外运送。行将到来的使命或者将有助在分配日冕的热量出入，只管马萨诸塞州史密森尼天体物理不雅测中央太阳物理学家Kelly Korreck对于此十分审慎： 没有一个千里镜可以或许必定地找到谜底。 帕克探测器还将摸索本年91岁的伊利诺伊州芝加哥年夜学物理学名望传授Parker留下来的谜团：是甚么差遣带电粒子以每一秒数百千米的速率向外扩张？于日冕深处，太阳磁场对于等离子体有很强的按捺作用。但于这之上的某个处所，粒子运动的速率足以挣脱太阳的引力，逃逸到太阳系。这就是 古迹发生之处，太阳风于那里被加快到云云年夜，然后它就腾飞了 。该探测器工程科学家Nicola Fox说， 咱们将会达到阿谁区域。 太阳风像日冕同样，好像违反了基本的物理道理：当它最先散布到太阳系时，应该会冷却并减速。但它不是。有甚么工具于不停地鞭策它向外运动 或者是粒子沿着螺旋路径开释的能量，或者是等离子体湍流风的消失。经由过程记载太阳风穿过等离子体时的小范围物理征象，帕克探测器将切确定位太阳风的腾飞位置，并缩小可能启动它的机制。 咱们都知道 妖怪藏于细节中 。 Fox斯说。 厘革 使命 耗资15亿美元的帕克探测器并不是独一一个对准太阳的年夜型太空工程。于夏威夷毛伊岛，天文学家正于对于Daniel K. Inouye太阳千里镜（DKIST）开展末了的工序，这是由美国国度科学基金会资助的耗资3.5亿美元的工程。DKIST有一壁4米高的镜子，是现存最年夜太阳千里镜范围的两倍多。当其于2020年6月最先运转时，它将以无与伦比的清楚度放年夜太阳外貌。同年，由欧空局资助的耗资7.8亿欧元的太阳轨道航行器也将发射。该探测器将从比帕克稍远之处不雅测高能辐射于日冕处造成的波纹。 我以为这些都是具备厘革性的使命。 美国国度海洋以及年夜气治理局下属科罗拉多州玻尔德太空景象形象猜测中央首席科学家Howard Singer说。Singer以及同事除了了为卫星以及电网运营商提供太阳勾当猜测以外，也为于南北极四周航行的宇航员以及航空公司提供相干猜测 于那里，具备穿透性的高能粒子更易经由过程地球磁场。 接下来，DKIST将具体不雅察喷出耀斑的磁性布局。太阳轨道航行器将丈量太阳远侧的磁场，并测试于强磁场扭转进入视线以前对于其举行监测可否提高将来的猜测。帕克探测器将能经由过程丈量日冕中小耀斑发作环境，革新太空景象形象模子。 该团队成员但愿此次它可以或许幸运地经由过程日冕物资抛射（CME），即很是稀有且剧烈的太阳勾当。它会发出密集的粒子团，从而压服地球磁场，减弱通讯技能。 但所有这些事情仍于举行。Congdon的方针几近竣事。隔热罩已经被牢牢地固定于帕克探测器上，预备飞往太空。她已经经预订了8月份发射窗口开启时去佛罗里达的机票，不外不是为了事情，而是作为一位旅客于为APL拜候者留下的非凡观光区域赏识它。Parker也是云云，他将以及家人一路前去。 Congdon说： 科学家脸上的喜悦，恰是咱们所寻觅的。 如今，这一切都实现了。（晋楠编译） 《中国科学报》 (2018-08-13 第3版 国际)/开云
