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人类将向太阳发射探测器

时间:2017-06-05 10:06:19   作者:   来源:   阅读:64   评论:0
    近日,美国航天局(NASA)宣布,计划明年夏天向太阳发射一个探测器,直接飞入太阳大气最外层(日冕层),到达距离太阳表面仅650万公里的轨道上,开启人类探测器首次“亲近”太阳的旅程。
    据介绍,该探测器被命名为“帕克太阳探测器”,耗资15亿美元,重685千克,大小近似于一辆小汽车。它将在距太阳表面650万公里的轨道上观测日冕活动,以了解太阳风。太阳表面的温度高达5500摄氏度,探测器所处的轨道温度也保持在1000摄氏度以上。为此,科学家们将为探测器穿上厚达12厘米的碳复合外衣,可承受高达1400摄氏度的高温和辐射,在最靠近太阳的地方以每小时72万公里的速度飞行,这将是有史以来飞行速度最快的空间飞行器。此外,探测器所携带的4种科学仪器将保持在地球室温的环境下,主要用以追溯太阳风的起源,以及探究太阳风是如何在日冕层实现加速的。
    美国航天局的专家称,人类探测器近距离探测太阳,将回答长期以来困扰天文学界的一些难题。
    一直以来,科学家无法准确预报太空天气,而这项最新的任务可以帮助预测有关太阳的重大事件。由太阳释放出的太阳风以每小时超过100万公里的速度吹过地球,这些高速带电粒子流会干扰地球的磁场,并向辐射带注入能量。美国国家科学院最近一项研究显示,没有预警的太阳风暴,可能在美国造成两万亿美元的损失。科学家们认为,太阳超级风暴可能损毁像电网、通信卫星这样的基础设施,但如果能够事先预警,采取紧急措施,这些损失能够降低。

    该探测器大概需要近7年时间,经多次飞越金星后才能抵达太阳。

 人类将向太阳发射探测器


肩负使命

使命之一

    搞清日冕为何一面在“沸腾”一面是“冰冻”
    20世纪60年代,观测发现由太阳喷出的连续带电粒子流(德国天文学家路德维希·比尔曼将其称为“太阳风”)存在一个从亚音速到超音速的突变。此前理论天体物理学家尤金·帕克在50年代第一个预言了太阳日冕会出现这样的一个跳变。然而在此前后,类似SP+的一个探测任务的构想便被首次提了出来。
    1958年,美国科学院辛普森委员会就提出了一个可以来回答这些问题的探测任务,它会在距离太阳只有4个太阳半径处来测量太阳粒子和磁场。虽然在当时看似是一个了不起的想法,但最初的方案还是太过冒进了。目前的计划则有所改变。SP+将会前往太阳系中还从未被探访过的区域,而驱使着它的两大谜团是日冕的高温和太阳风令人不解的加速。这是长期折磨着太阳物理学家的两大难题。
    日冕中的粒子看上去似乎是从不同的方向被加热的。日冕中垂直于磁场方向的等离子体温度要比沿着磁场的高出10倍或者20倍。这就好像有一桶水,从一个方向上看它在沸腾,而从另一个方向上看它却同时又是冰冻的。

使命之二

    寻找超音速太阳风来自哪里
    第二大主要目标超音速太阳风是与第一个相关的。这主要是一场太阳引力和日冕中粒子压强的较量。日冕的温度越高,其中等离子体的压强就越大,由此就会产生超音速太阳风。换句话说,高温粒子的速度在距离太阳表面一定的高度上可以达到逃逸速度。但即便采用帕克所提出的机制,仍然有许多有关太阳风加速的事情至今仍搞不清楚。例如,没有额外的能源很难解释高速太阳风的成因。
也许用大视场照相机拍摄日冕的360度像会对解决这些问题有所帮助,而这正是SP+大视场成像仪(WISPR)的目的。当它扫过日冕的时候,WISPR将对它进行断层成像,不过其成像跨度只能达到90°~150°。
    SP+在其24次的近日点飞掠过程中都会进行这一观测。但如果你等不及到2018年的话,可以看看美国航宇局的日地关系观测台在2011年2月提供的首幅360°的全太阳和日冕像。那么既然如此,为什么还需要视场有限的WISPR呢?因为过去还从来没有一个探测器能在如此有利的位置上以这样高的分辨率观测过太阳,这对于了解日冕物质抛射的磁场属性十分重要,

使命之三

    以解开困扰科学家多年的两大太阳奥秘——日冕和太阳风。
  日冕的温度是困扰科学家多年的谜团之一,如果你将一只温度计伸到太阳表面,那么它表面的温度是大约6000摄氏度科学直觉认为,当温度计离太阳表面越远时,温度应该越低,但事实却正好相反。太阳外部大气层——也即日冕的温度,有些地方竟然超过了100万摄氏度,比太阳表面温度还要高上数百倍。这一反常的现象意味着什么,科学家至今仍未找到合理的解释。
  而太阳风则是困扰科学家的第二个谜团,太阳向整个太阳系喷射出炽热的带电粒子风——也就是所谓的太阳风,它的时速可以达到每小时数百万英里。然而令人惊奇的是,在靠近太阳表面的地方,却并没有任何明显的强风存在,可当太阳风抵达太阳系行星时,却变成了真正的“狂风”,是地球风速的上万倍,科学家怀疑,在太阳和行星之间可能存在一些未知因素,从而让太阳风获得了如此高的加速度。

标签:太阳探测器 
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