人類探測器首次飛越太陽極區

1994年6月26日，「尤利西斯」探測器開始了飛越太陽南極上空的飛行。

這也是人類探測器首次開展對太陽極區的探測。

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1994年6月26日，「尤利西斯」探測器（Ulysses）開始了飛越太陽南極上空的飛行，這也是人類探測器首次開展對太陽極區的探測。

一般來說，科學界將太陽南北緯70度以上區域定義為極區。「尤利西斯」探測器花費了大約4個月時間穿越整個太陽南極地區，在1994年9月13日，「尤利西斯」抵達本次飛行的最高緯度，大約是太陽南緯80.2度位置。大約兩個月後，整個太陽南極飛越飛行完成，到1994年11月5日，「尤利西斯」再次飛向太陽低緯度區域上空，朝著太陽赤道飛行。從1995年6月開始，「尤利西斯」飛船開始其第二階段的任務，飛越太陽北極，並在1995年11月前後完成了對北極的飛越。

1990年，發現號太空梭將「尤利西斯」探測器送入太空/NASA

發現號太空梭在軌道上釋放「尤利西斯」探測器示意圖/NASA

對於這次飛越，太陽研究學界感到十分興奮，因為這是人類首次有機會對太陽極區展開觀察。「尤利西斯」探測器很好的執行了考察任務，平均每天傳回近6000萬比特的數據，這些信息極大地幫助科學家們加深了對太陽高緯度地區情況的認識。

比如對太陽日冕層的研究就離不開對太陽極區情況的探查。太陽並非一個平靜的氣體球。在明亮的外表之外，太陽大氣層的最外側密度和亮度要比太陽表面低數百萬倍，但溫度卻要比太陽表面超過200倍以上。這個奇特的區域就是日冕。這一區域極不穩定，溫度極高，太陽引力難以約束，因此會不斷有物質向外丟失，大量帶有太陽磁場的粒子流掃過整個太陽系，形成太陽風。當太陽風抵達地球時，其密度大約是每立方厘米5個原子左右，速度在每小時150萬~300萬公里之間。

2017年8月31日日全食期間，在美國俄勒岡州拍攝的太陽。可以清楚看到外側邊緣類似愛因斯坦頭髮的結構，這就是日冕/NASA

太陽風示意圖/NASA

「尤利西斯」探測器是一個美國與歐洲合作開展的太陽探測項目，也是人類首個有能力對太陽幾乎所有緯度進行觀測的探測器。飛船本體重約370公斤， 攜帶9件不同的科學載荷，以及一套同樣應用於科學探測工作的無線電設備。

由於地球和太陽基本都「站著」運行，也就是說都圍繞一個接近「豎著」的自轉軸自轉，我們只能觀察到太陽的「側面」，很難看到太陽的「頭頂」（北極）和「腳底」（南極）地區的情況。而「尤利西斯」探測器沿一個特殊的大橢圓極地軌道運行，將三次飛越太陽南北極，從而為人類提供首次太陽極區觀測的寶貴機會。

1994~1995年期間，「尤利西斯」探測器飛越太陽南北極示意圖，可以看到「尤利西斯」傾角巨大的軌道/Richard Marsden et al 1996

「尤利西斯」探測器於1990年發射升空，先後在1994/1995，2000/2001，以及2007/2008年間圍繞太陽飛行了三圈。除此之外，這顆探測器還對幾顆彗星進行了考察。2009年6月30日，尤利西斯探測器去地面失去聯繫，任務終結。

為了研究太陽南北極，「尤利西斯」探測器必須離開太陽系黃道面，而採用一種大傾角軌道，這就需要巨大的加速度變數，但實現高達80度左右超大傾角變軌的要求超出了當時所有火箭的能力。這也是「尤利西斯」項目一個難點：科學家必須設法解決火箭推力無法滿足軌道設計需要。

尤利西斯外觀和基本結構/NASA

「尤利西斯」的RTG部件外觀/NASA

為了解決這個問題，「尤利西斯」探測器將先飛向木星，利用木星的巨大引力進行借力彈弓變軌，但飛向木星就意味著要飛到距離太陽很遠的位置，因此你會發現「尤利西斯」探測器沒有使用太陽能帆板，而是使用了同位素熱差發電機（RTG），也算一種核動力吧。

「尤利西斯」一開始原定是在1986年5月份發射，由美國「挑戰者「號太空梭發射，但由於1986年1月份挑戰者號太空梭爆炸事故，發射被推遲，一直到1990年10月6日，才改由「發現」號太空梭在STS-41次任務中發射升空。

編者按：

《天文史上的今天》欄目是老嚴的一次個人歷險，試圖通過堅持365天，完整記錄一年中每一個日子在人類漫長的天文歷史中留下的印記。

逐日。

文/老嚴編輯/懷塵

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