挑战日表高温：帕克太阳探测器将潜入日冕层

帕克的太阳探测器将比以前任何一个探测器都更接近日光仪。资料来源:JHUAPL

伊卡洛斯的小行星记录将被打破:美国宇航局制造了探测器，可以在太阳大气层飞行而不会融化。

如果一切按计划进行，价值15亿美元的帕克太阳能探测器将于8月4日在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射。短短三个月内，它将到达比以往任何探测器都更靠近太阳的范围，从而对恒星的能量漩涡进行了前所未有的直接测量。

但这只是开始。在接下来的7年里，探测器将围绕太阳运行23次以上，并一个接一个地接近太阳，最终到达离太阳表面620万公里的地方，并位于日冕内。这将相当于德国1976年发射的阿波罗2号探测器创下的记录的近1/7。

帕克的太阳探测器旨在回答一些关于太阳的最突出的问题，比如日冕是如何被加热到几百万摄氏度，而它下面的表面温度却相对较低。探测器还将访问太阳风，在那里以每秒800公里的速度向外流向太阳系的能量粒子流诞生了。当太阳风猛烈撞击地球时，它会形成美丽的极光，但也会干扰卫星通讯和导航系统。

执行任务的科学家、马里兰州约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的太阳物理学家尼古拉·福克斯说:“我们将到达所有有趣事情发生的地方。”

来自深潜探测器的数据将使科学家们更好地理解太阳中粒子、磁场和能量如何结合的复杂图像。“这将是一个游戏规则的改变者，”位于马里兰州的美国国家航空航天局戈达德飞行中心的太阳物理学家尼克林·维亚尔说。

自1958年以来，空间物理学家一直梦想着穿越日冕或者至少在水星轨道上飞行。那一年，芝加哥大学物理学家尤金·帕克首次提出太阳风的存在。这个探测器是以他的名字命名的。

经过几十年的规划，这个梦想即将实现。发射后八周，它将飞越金星，利用行星的重力减速，进入一个更靠近太阳的轨道。五周后，即11月3日，探测器将首次接近日光仪——距离日光仪2400多万公里，是太阳半径的35倍。

在那里，帕克探测器将围绕太阳旋转，并在金星上空飞行超过6次后逐渐接近太阳。该轨道将为探测器收集数据提供足够的时间，设计此次任务轨道的APL工程师郭延平说。

在第一次接近日光仪(大约35个太阳半径)和最后一次接近日光仪(在10个太阳半径内)之间的某个地方，帕克探测器将遇到阿尔芬表面，这是太阳风变成超音速的边界。在阿尔芬的表面，太阳磁场起着主导作用。在室外，太阳风更加独立，会自己飘走。

安阿伯密歇根大学的物理学家贾斯汀·卡斯帕研究了阿尔芬的跃迁现象。他说，携带探测器穿越边境的象征意义类似于2012年旅行者1号探测器进入星际空间。这一刻将标志着人类进入太阳系的另一个区域。他说:“我相信会有特别的事情发生。”

这个边界可能比以前想象的更复杂。最近对日地关系观测站(STEREO)探测器在2014年拍摄的外部日冕图像进行的分析显示，阿尔芬的表面可能是一个包含复杂磁结构的广阔而模糊的区域。这意味着帕克太阳能探测器将有机会测量一个新的和意想不到的边界区域。科罗拉多州博尔德西南研究所的太阳物理学家克雷格·德福雷斯特(Craig DeForest)说:“这比我们预期的要暴力和模糊得多。”他领导的团队所做的分析发表在7月18日的《天体物理学杂志》上。

帕克的太阳能探测器配备了一系列可以直接对日冕取样的仪器。它们由一个2.4米宽的隔热罩保护，隔热罩由11厘米厚的碳泡沫夹在碳复合材料层之间制成。它能承受接近1400摄氏度的高温。

探测器由太阳能电池板供电。为了保持凉爽，他们有一个类似汽车散热器的水管系统。在与热源紧密接触的情况下，大多数太阳能电池板会在隔热板的阴影下折叠起来。

科学家希望帕克探测器将开创太阳能研究的新时代。2020年，欧空局计划发射其太阳轨道探测器，该探测器将在比帕克更高的纬度上研究太阳。同样，丹尼尔·K·井上太阳望远镜将于2020年在夏威夷发射。它将绘制每日太阳日冕图。

91岁的帕克说，他预计会看到太阳风中的波动和湍流，他预测到了这一点，将以他的名字命名的探测器将对其进行测量。“我希望有一些惊喜。”他说。(晋南编)

中国科学新闻(2018-07-30第三版国际版)