610萬公里！人類探測(cè)器最近距離“觸摸太陽” | 科技有狠活
責(zé)任編輯封面新聞?dòng)浾?張崢
與太陽親密接觸的極限距離是多少？目前的答案是610萬公里。
12月24日，人類探測(cè)器“帕克”到達(dá)距離太陽最近的位置，這也是人類歷史上第一次有物體如此之近地接觸太陽。
是的，610萬公里的距離，“已經(jīng)算是很接觸太陽‘皮膚’了?！薄叭绻雅量水?dāng)成一個(gè)溫度計(jì)、太陽當(dāng)成一個(gè)發(fā)燒病人腦袋的話，這個(gè)溫度計(jì)距離他皮膚的尺度只有4個(gè)腦袋的距離。而地球距離太陽有109個(gè)腦袋那么遠(yuǎn)?！?span>西南交通大學(xué)天體物理中心學(xué)者劉煜做了一個(gè)形象的比喻。
飛向太陽 圖據(jù)NASA
這次飛越太陽的歷史性時(shí)刻，將為人類帶來更深刻的對(duì)太陽奧秘的理解，為未來太空探索和月球任務(wù)提供寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)。據(jù)報(bào)道，12月24日之后，帕克太陽探測(cè)器將以每秒191公里的速度飛行，經(jīng)過幾天時(shí)間遠(yuǎn)離太陽的干擾輻射，然后開始將數(shù)據(jù)傳回地球。
與太陽的第24次親密接觸
2018年8月12日，一個(gè)以科學(xué)家帕克名字命名的探測(cè)器，帶著困擾科學(xué)家們60余年的太陽風(fēng)如何加速、高能太陽粒子來自何處的問題飛向太陽。至今已過去6年零4個(gè)月。
在此之前，人類發(fā)射的距離太陽最近的探測(cè)器是美國在1976年發(fā)射的太陽神2號(hào)，它離太陽最近的距離約4300萬公里，是帕克的7倍。此外還有信使號(hào)水星探測(cè)器，2020年歐洲與美國聯(lián)合發(fā)射的Solar Orbiter（環(huán)日軌道器）等，12月25日，封面新聞采訪了西南交通大學(xué)天體物理中心學(xué)者劉煜、沙飛揚(yáng)。
但是，都比不上帕克挺近的距離。它飛行了24次，在這個(gè)過程中它不斷地向金星借力，通過金星的引力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步獲得速度變化，逐漸降低其軌道近日點(diǎn)，以每秒191公里的速度，無畏地逼近設(shè)定軌道上的近日點(diǎn)。
“我很好，還在工作”
“過去，我們成功在月球、火星、金星等天體上實(shí)現(xiàn)了飛躍或著陸，但從未在恒星上實(shí)現(xiàn)。帕克探測(cè)器首次‘觸摸’到了恒星，這標(biāo)志著人類在科技、工程和探索上的巨大突破，也為解決太陽活動(dòng)問題、災(zāi)害性空間天氣預(yù)警提供了全新的視角?！眲㈧细嬖V封面新聞。
在接近太陽的過程中，帕克面臨的是幾千到上百萬攝氏度的高溫、輻射，以及與地球“失聯(lián)”。為了避免帕克被太陽燒掉，科學(xué)家們給它“穿上”了一件直徑約2.4米、厚度達(dá)11.4厘米的“外衣”。這種創(chuàng)新性的熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS），以碳復(fù)合材料制造，可以承受超過1400攝氏度的高溫。“1400度接近鐵的熔點(diǎn)，足以熔化大部分金屬，對(duì)大多數(shù)材料構(gòu)成威脅。”劉煜介紹，但是這種碳復(fù)合材料“耐高溫，密度小，是目前所知唯一一種到2500℃強(qiáng)度不降低的材料。它最大的特點(diǎn)是強(qiáng)度隨溫度的升高不降反升。在碳復(fù)合材料外還有一層白色氧化鋁薄膜，能夠反射掉大部分太陽輻射，少數(shù)透過的輻射由碳復(fù)合材料吸收?！?/p>
如果要與地球通訊，則需要運(yùn)行到遠(yuǎn)日端。在日冕中進(jìn)行科學(xué)探測(cè)時(shí)，帕克只能向地球發(fā)出“我很好，還在工作”這樣非常有限的信息，也聽不到地面對(duì)它的指令。很多時(shí)候，它都只能孤身一人承受著來自太陽的炙熱輻射，在日冕中獨(dú)自追尋著太陽風(fēng)的秘密。
“你說我弄錯(cuò)了 那你來試試”
帕克探測(cè)器的命名，來源于已故的現(xiàn)代太陽風(fēng)和磁重聯(lián)理論的奠基人、美國科學(xué)院院士——尤金·紐曼·帕克(Eugene Newman Parker)。2018年，91歲高齡的他見證了以自己名字命名的航天器“帕克”發(fā)射。
帕克太陽風(fēng)探測(cè)器命名儀式上的帕克教授（圖片來源：NASA）
然而，當(dāng)年輕的帕克還在芝加哥大學(xué)工作時(shí)，日地物理界認(rèn)同的理論是，太陽大氣是靜止的。而帕克通過研究發(fā)現(xiàn)，太陽大氣不是靜止的，而是動(dòng)態(tài)的。在日冕幾百萬的的高溫驅(qū)動(dòng)下，整個(gè)日冕將會(huì)沸騰，有些東西將會(huì)噴涌而出。他決定把這些物質(zhì)叫做太陽風(fēng)。然而，當(dāng)他把論文一遍又一遍投給專業(yè)雜志時(shí)，結(jié)果都是石沉大海；在一次又一次的學(xué)術(shù)會(huì)議上，他的理論總是招來尖銳的批評(píng)。
“如果你們認(rèn)為我錯(cuò)了，那你證明給我看?！痹谝黄嗤粗?，帕克將希望寄予在了人類剛剛擁有的航天能力上。“人們或許會(huì)問，這些理論該如何被檢驗(yàn)。我想，不久之后就能獲得決定性的證據(jù)?！?/p>
帕克采訪 圖據(jù)網(wǎng)絡(luò)
1962年，水手2號(hào)探測(cè)器探測(cè)到了遠(yuǎn)離太陽的高速帶電粒子流，證明了太空不空，太空中有太陽風(fēng)。
探索恒星的路 還有多遠(yuǎn)
“探索恒星的路還長，只一顆距離我們最近的太陽尚有太多問題未解決，如太陽磁場(chǎng)的起源、太陽活動(dòng)的起源、日冕加熱問題等，更別說太陽系外無數(shù)的恒星、巨星、矮星，還有雙星系統(tǒng)、三星系統(tǒng)等等。”聽到帕克探測(cè)器“觸摸太陽”的消息后，太陽物理學(xué)界是興奮的，“昨天抵達(dá)610萬公里的距離尺度，是人類探測(cè)器距離太陽表面最近的一瞬間，值得慶賀。不過仍然還是太遠(yuǎn)，不過癮，希望以后中國探測(cè)器能到100萬公里以內(nèi)那就是更大的突破了?！眲㈧虾苁羌?dòng)，“這需要進(jìn)一步提高耐高溫材料的研究。”
如今，帕克那篇被多次被拒稿、發(fā)表后又遇冷的論文，已經(jīng)被引用了1916次（2018年7月26日ADS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)）。科學(xué)探索的路上，充滿著誤解、否定與權(quán)威，而我們能做的，是等待、堅(jiān)持與證明。
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