作者:晋楠 来源:中国科学报 发布时间:2018/7/30 10:24:02
选择字号:
挑战日表高温:帕克太阳探测器将潜入日冕层

帕克太阳探测器将比此前其他任何探测器距离日表更近。图片来源:JHUAPL

 

伊卡鲁斯小行星的纪录将被打破:美国宇航局(NASA)已经制作出能够飞掠太阳大气层而不被熔化的探测器。

如果一切按照计划进行,那么耗资15亿美元的帕克太阳探测器将于8月4日在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。只需要3个月,它将会到达比此前任何探测器距离太阳更近的范围,从而史无前例地对这颗恒星的能量漩涡进行直接测量。

但这只是开始。未来7年,该探测器将环绕太阳23次以上,并且一次比一次地接近太阳,最终到达距离日表620万公里的地方,处于日冕之内。这将相当于1976年德国发射的太阳神-2探测器所创纪录的近1/7。

帕克太阳探测器旨在回答一些关于太阳的最突出问题,譬如日冕如何被加热到数百万摄氏度,而其下的日表温度则相对较低。该探测器还将访问太阳风——以每秒800公里的速度向外流向太阳系的能量粒子流诞生的地方。当太阳风猛烈撞击地球后,会形成美丽的极光,但它也会扰乱卫星通信和导航系统。

该任务科学家、马里兰州约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)太阳物理学家Nicola Fox说:“我们将会抵达所有有趣事情发生的地方。”

来自该深潜探测器的数据将使科学家更好地了解太阳内部粒子、磁场和能量如何结合的复杂图像。马里兰州NASA戈达德飞行中心太阳物理学家Nicholeen Viall说:“它将会是游戏规则改变者。”

自1958年以来,太空物理学家一直梦想着能有一项穿越太阳日冕或者至少能在水星轨道内飞行的任务。那一年,芝加哥大学物理学家尤金·帕克首次提出了太阳风的存在,此次的探测器就是以他的名字命名的。

经过几十年的筹划,这一梦想即将实现。在升空8周后,它将飞过金星,并利用该行星的引力减慢速度,进入距离太阳更近的轨道。在这5周之后,也就是11月3日,该探测器将首次近距离接近日表——距离日表逾2400万公里,相当于太阳半径的35倍。

在那里,帕克探测器将围绕太阳旋转,飞过金星6次多后它将逐渐靠近太阳。这一轨道将为探测器提供充足的时间收集数据,APL设计该任务轨道的工程师郭燕平(音译)说。

在第一次近距离接近(约35个太阳半径)和最后一次接近(10个太阳半径内)日表之间的某个地方,帕克探测器将会遇到阿尔芬表面,这是太阳风变成超音速的边界。在阿尔芬表面内部,太阳磁场起主导作用;而在外面,太阳风更加超然,会自己飘走。

密歇根大学安阿伯分校物理学家Justin Kasper研究了阿尔芬凌日现象。他说,用探测器穿越这一边界的象征意义与2012年旅行者1号探测器进入星际空间类似。这一刻将标志着人类进入太阳系的另一个领域。他说:“我相信会有特别的事情发生。”

这一边界可能比先前认为的要复杂。最近一项对2014年日地关系天文台( STEREO )探测器拍摄的外部日冕图像的分析显示,阿尔芬表面可能是一个广泛的、定义不明确的区域,包含复杂的磁性结构。这意味着帕克太阳探测器将有机会测量一个新的意想不到的边界地带。科罗拉多州博尔德西南研究所太阳物理学家Craig DeForest说:“它远比我们预期的要狂暴和模糊。”他带领团队所做的这项分析于7月18日发表在《天体物理学杂志》上。

帕克太阳探测器安装了一系列仪器,可以直接对日冕进行取样。给它们提供保护的是一个2.4米宽的隔热罩,由夹在碳复合层之间的11厘米厚的碳泡沫材料制成。它可以承受接近1400°C的高温。

为该探测器提供动力的是太阳能电池板,为了使其保持凉爽,它们有一个类似于汽车散热器的水管系统。在近距离接触炙热源的情况下,大部分太阳能电池板会在隔热罩的阴影下折叠起来。

科学家希望帕克探测器将开启研究太阳的新时代。2020年,欧空局计划发射其太阳轨道探测器,它将在高纬度在比帕克太阳探测器更远的地方研究太阳。同样,到2020年,Daniel K. Inouye太阳望远镜将在夏威夷上线,它将绘制每日的太阳日冕图。

91岁的帕克说,他期待看到太阳风中的波浪和湍流,这是他预测的,也将由以他名字命名的探测器进行测量。“我希望能有一些惊喜的发现。”他说。(晋楠编译)

《中国科学报》 (2018-07-30 第3版 国际)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

目前已有0条评论
相关新闻 相关论文

图片新闻
我国第一块“细胞培养肉”诞生 子午工程二期标志性设备启动建设
NASA公布土星最大卫星泰坦地质图 窥探海洋微生物的世界
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐