地球開往太陽的首個「航班」已經起飛
8月12日,在美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地,搭載著「帕克」太陽探測器的「德爾塔4」重型運載火箭發射升空。新華社
據新華社電 有史以來飛得最快的航天器美國「帕克」太陽探測器12日升空,正式開啟人類歷史上首次穿越日冕「觸摸」太陽的逐日之旅,這也將成為迄今最「熱」的太空探測任務。
美國東部時間12日3時31分(北京時間12日15時31分),「德爾塔4」重型運載火箭從美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地騰空而起,搭載著小汽車大小、重約635千克的探測器直入雲霄。
美國航天局說,「帕克」將在未來7年內環繞太陽飛行24圈,並在金星引力的幫助下調整軌道逐漸逼近太陽,最終抵達距離太陽表面約610萬千米的地方,成為有史以來最靠近太陽的航天器。人類此前距離太陽最近的一次飛行任務由德美兩國研製的「太陽神2號」探測器於1976年完成,當時距離太陽表面約4300萬千米。
「帕克」外部採用厚度約11.4厘米的碳複合材料防熱罩,可抵禦近1400攝氏度的高溫,使探測器內部在保持約30攝氏度的環境下正常工作。當飛抵最接近太陽的地方時,它的飛行速度將高達每小時70萬千米,成為史上飛得最快的人造物體。按這種速度,只要一分鐘就能從華盛頓飛到北京。
作為第一個將直接從位於太陽大氣最外層的日冕中穿越的探測器,「帕克」將使人類能夠近距離測量太陽外層空間的電場和磁場,研究日冕物質拋射的物理機制,從而更準確地預測太陽風暴對人類生活可能造成的影響。
「帕克」探測器以91歲高齡的尤金·帕克的名字命名,這位美國物理學家曾於1958年預測了太陽風的存在,這也是美國航天局首次以還在世的科學家命名探測項目。探測器內還搭載了一枚微晶元,記錄有從全球徵集的超過110萬人的姓名,它們將與科學儀器一道飛向太陽系的中心。
如果一切順利,探測器將於今年11月第一次抵達近日點,並從12月開始傳回相關數據。
「太陽日冕是太陽系中最後一批尚未有航天器造訪過的地方之一,」「帕克」探測器項目科學家亞當·紹博在一份聲明中說,「它給我一種探險家的興奮感。」
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首次探日任務此前被推遲
據新華社電 美國國家航空航天局(NASA)原定於11日發射「帕克太陽探測器」,以期近距離觀測太陽。臨近發射,火箭的氦氣裝置發出紅色警報,航天局決定推遲發射至12日。
美國航天局原定美國東部時間11日凌晨3時33分在佛羅里達州卡納維拉爾角用德爾塔IV型重型火箭發射「帕克太陽探測器」,以執行首次探日任務。不料,發射進入倒計時後,技術故障致使計劃推遲。
美聯社報道,距離發射只剩1分55秒時,發射倒計時暫停,「帕克太陽探測器」和搭載它的德爾塔IV型重型火箭留在塔架上。當火箭的氦氣裝置發出紅色警報時,分管火箭發射的技術人員發出指令:「停下、停下、停下。」
火箭製造商聯合發射聯盟公司說,解決氦氣壓力問題後,12日將再次嘗試發射。
按照美聯社的說法,由於火箭出現問題,即使11 日發射「帕克太陽探測器」,也已經比原計劃推遲一周。
美國航天局說,再次推遲是因為11日的發射「超出發射時限」。
解讀
首個「觸日」之旅會帶來哪些新發現?
萬物生長靠太陽,但太陽是我們「最熟悉的陌生人」,對這顆人類賴以生存的大火球,還有太多的問題沒有弄明白。
8月12日,美國「帕克」太陽探測器從佛羅里達州啟程,踏上人類歷史上第一次近距離「觸摸」太陽的逐日之旅。那麼,它如何接近太陽?有什麼「防烤化」高招?又會帶來哪些新發現呢?
探測器大小如同一輛小汽車
首先從「帕克」自身談起,這個探測器重約635千克,大小如同一輛小汽車。美國航天局指出,這個探測器「相對較輕」,因為接近太陽需要巨大的能量。「帕克」使用當前世界上推力最大火箭之一「德爾塔4」發射,所用發射能量是前往火星的55倍,比前往位於太陽系邊緣的冥王星也多出一倍。
上天后,「帕克」將越飛越快,打破人造物體的飛行速度紀錄——在最接近太陽時,一小時就能飛70萬千米。按這種速度,只要一分鐘就能從華盛頓飛到北京。不過,要接近太陽,還必須藉助行星的引力踩「剎車」減速。這個行星,就是金星。「帕克」將7次近距離飛掠金星,利用其引力調整軌道並降低速度,從而逐漸靠近太陽。
按計劃,「帕克」將於9月底第一次掠過金星,然後於11月首次抵達近日點。美國航天局說,這時「帕克」距太陽只有36個太陽半徑的距離,約2500萬千米,其實已經成為史上最靠近太陽的航天器。
「帕克」預定工作壽命7年,其間將環繞太陽24圈,最終將飛至距太陽表面約610萬千米的最近點,只有不到10個太陽半徑的距離。這意味著探測器進入了日冕層內。日冕是太陽大氣的最外層,在這裡,帶電粒子被加速到超音速並飛離太陽,形成了可能危害地球的太陽風。
構成太陽風的帶電粒子與太陽表面之間相隔一段距離,這一間距的上層邊界被稱為「阿爾芬點」。「阿爾芬點」距太陽表面數十個太陽半徑,此前尚未有航天器能直接觀測「阿爾芬點」之下的情況。「帕克」項目科學家、美國亞利桑那大學助理教授克里斯托弗·克萊因在一份聲明中說:「如果『帕克』進入了『阿爾芬點』之下,我們就可以說它進入太陽大氣層並『觸摸』到太陽了。」
此前,最接近太陽的人類探測器是德美兩國共同研製的「太陽神2號」,它曾於1976年飛至距太陽表面約4300萬千米的地方,是計劃中「帕克」與太陽表面最近距離的約7倍。
如何耐受得住太陽之火不被燒化
太陽表面溫度約6000攝氏度,而位於太陽大氣最外層的日冕可達上百萬攝氏度,「帕克」如何耐受得住太陽之火而不被燒化呢?
美國航天局說,儘管日冕溫度高得驚人,但因為物質密度低,可導熱粒子稀少,對航天器的影響實際上並沒有想像中那麼大,這就好像手在熱烤箱里能比在熱水裡堅持更長時間。按照他們的計算,「帕克」進入日冕後,面向太陽的那一面將僅被加熱到約1400攝氏度,儘管這個溫度也足以讓鐵熔化。
更重要的是,「帕克」面向太陽的一面裝有厚約11.4厘米的防熱罩,由輕質碳複合泡沫製成,表面塗有白色陶瓷塗料,可反射儘可能多的陽光,使探測器內部的工作環境可維持在30攝氏度左右。幾十年前,美國航天局就有探測日冕的計劃,但直到最近材料科學取得進展,研製出了這種防熱罩,計劃才得以真正實施。
「帕克」探測器上也有設備沒有躲在防熱罩後,其中一個是被稱為「法拉第杯」的感測器,用來測量太陽風中離子和電子的相關數據。「法拉第杯」使用鉬合金製成,其熔點高達2349攝氏度,而為它產生電場的晶元由鎢製成,熔點高達3422攝氏度。
另外,設計人員採用金屬鈮製造電線,並用藍寶石晶管來隔熱,防止電線被烤化。
「帕克」探測器上還有多個高溫保護機制。比如,研究人員在防熱罩陰影的邊緣安裝了多個感測器,一旦某個感測器探測到陽光,便會通知中央電腦,「帕克」探測器隨即自動糾正姿態,確保內部儀器安全。
四大儀器解謎題
費盡心機探測太陽,並非只是滿足「奔日」夢想,人們對太陽的了解還遠不充分,其中一個主要的未知領域是日冕物質拋射和太陽風形成等太陽活動。比如,科學家尚不清楚太陽風中的粒子如何獲得加速度。另外,日冕溫度遠高於太陽表面,這也是一個謎。
為回答這些問題,「帕克」探測器搭載了四大儀器,分別是測量日冕電場和磁場的FIELDS、記錄太陽風中粒子速度、密度和溫度等數據的SWEAP、直接給太陽日冕拍照的WISPR以及測量粒子能量及種類的ISIS。
美國航天局說,「帕克」探測器將在日冕層展開近距離觀測,希望能「革命性改變對太陽的認識」。同時,這項任務也將增進對其他恆星的認識,並有助更準確地預報重大空間天氣事件,從而更好地保護人造衛星、宇航員以及地球上的電網和飛行器等。
「帕克」探測器以曾提出太陽風存在的美國物理學家尤金·帕克的名字命名。看著「帕克」升入雲霄,這位91歲的老人在美國航天局電視直播中說:「我想說,哇,開始啦,接下來的幾年我們將會學到一些新東西。」
據新華社

