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jdl008 车工数控 2024-06-14 43浏览 0

夸父与日逐走,入日;渴,欲得饮,饮于河、渭;河、渭不足,北饮大泽。未至,道渴而死。弃其杖,化为邓林。

《山海经·海外北经》

夸父不量力,欲追日影。逐之于隅谷之际,渴欲得饮,赴饮河渭。河渭不足,将走北饮大泽。未至,道渴而死。弃其杖,尸膏肉所浸,生邓林。邓林弥广数千里焉。

《列子·汤问》

太阳是离我们最近的恒星,但我们对它的了解并不想我们想象的那么多。比如太阳风在离开太阳表面后,按照常理速度应该会逐渐放缓,但实际上它却一直在加速,科学家们一直好奇,是什么对太阳风进行着能量补充,而要解开这样的谜题,除了我们在地面上进行观测之外,最直接有效的方法就是接近太阳。但我们知道太阳中心的温度高达1500万摄氏度,而太阳最外层的大气日冕,温度也高达上百万度,因此想要以探测器的方式去研究太阳,似乎是不可能完成的事情。

不过继上一次美国人工制造日食之后,本月20日,美国NASA决定在2018年的7月31日至8月19日的窗口期间,发射一颗名为“帕克”的太阳探测器。

“帕克探测器”项目是美国宇航局“与恒星共存”(Living With a Star)计划的一个组成部分,该计划旨在对日地系统各方面性质进行研究。该探测器之所以命名为“帕克”,是为了纪念太阳风科学的先驱,美国芝加哥大学名誉教授、天文学家,尤金·帕克。

帕克太阳探测器由NASA和约翰霍普金斯应用物理实验室合作研发,整体高度约为3米,为了抵御它所遇到的高温和强辐射,它包裹了一层厚度达到11.4厘米的碳纤维复合板,这使得帕克探测器可以在1377摄氏度的高温下依然可以正常工作。

不同于以往的任何探测器,帕克探测器将直接飞入太阳外层大气层日冕所在的轨道上,距离太阳表面仅650万公里,与太阳表面最近处的距离也只有590万公里,直接探索和观测太阳外部,了解太阳风,是人类首次如此近距离接触太阳。

按计划帕克探测器在2018年发射之后会进入一个周期为88天的绕日轨道,在为期6年的时间里飞临太阳24周,在此期间逐渐接近太阳,并最终像夸父一样“道渴而死”,以超过每小时72万公里的高速冲入太阳焚毁。

NASA这次计划发射帕克太阳探测器的消息并不是NASA历史上第一次提出来的,稍近的一次可以追溯到9年前。NASA在2008年就计划在2015年派遣一艘名为“太阳探测器+”的探测飞船飞往温度奇高的太阳日冕,对日冕和太阳风进行研究。据美国官方报道,此次计划发射太阳探测器为“重启”对太阳探测任务,那么这次的“帕克探测器”极有可能就是“太阳探测器+”的最终产物,“帕克探测器”有可能沿用了“太阳探测器+”的很多飞行策略和隔热技术,其有效载荷也极有可能维持原状。

根据之前 “太阳探测器+”的报道,在“帕克探测器”长达6年的飞行时间里,估计将7次借助金星之力飞进日冕进行探测任务,金星的引力可以轻微改变探测器轨道,让它一次比一次更深入地潜进太阳大气层。

“帕克探测器”可能沿用“信使号”飞船的抗热技术,早在2008年1月份,“信使号”飞船就已经飞越水星,抗热技术通过了一系列的验证。

“帕克探测器”将通过太阳能驱动,它极有可能依靠液冷式太阳能电池获得持久的电力供应,当阳光变得过于强烈时,太阳能板可以收缩藏在隔热板后面。探测器上的有效载荷可能包括一台磁力计、一台等离子波探测器、一台尘埃探测器、一些电子和离子分析仪、一个半球成像仪,它是一台望远镜,能够像医学CAT扫描仪一样拍摄出太阳日冕的三维图像。

NASA研究太阳的历史可谓悠久,最著名的当属“太阳神2号”,不过“帕克探测器”对太阳的距离相比“太阳神2号”缩小了7倍多。“太阳神2号”由西德和NASA共同研制,于1976年1月15日在佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空,是用于研究太阳活动而发射进入日心轨道的两艘姊妹探测器,主要用来研究太阳、太阳与行星关系和水星轨道以内的近日星际空间,探测太阳风、行星际磁场、宇宙线、微流星体。“帕克探测器”可承受很高的太阳辐射热负荷,天线系统抛物面反射器的温度达到400℃,太阳能电池在128℃时仍能正常工作。“太阳神2号”其飞行速度达到每小时15万英里,大约为每小时24万公里。1976年4月17日,“帕克探测器”抵达拱点,创造了4343.2万千米的距离记录,这刚好在水星的轨道之内。“太阳神号”在上世纪80年代初完成了它们的主要任务,直到1985年它们还在朝地球传输数据,目前“太阳神号”探测器已经不再工作了,但仍停留在绕太阳运行的椭圆轨道中。

太阳系轨道太阳是行星之王,其烈焰的炽热和黑子的神秘令人神往,但它的高温又阻止探测器的亲近。上世纪60年代后,世界各国都不遗余力地发射了各类太阳探测器以探索太阳的秘密。美国的轨道观测站、国际日地探险者、太阳峰年卫星以及苏联的预报号、质子号、宇宙号卫星等都成功地在近地轨道上观测到了太阳活动。1990年,美国发射了尤利克斯号太阳探测器,这个重385公斤用钚核反应堆做动力的探测器4年后飞抵太阳南极并环绕飞行,第一次全方位地观测了太阳。美国的先驱者10号、11号和旅行者1号、2号,也都肩负有观测太阳的使命。

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