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“誇父追日”,只為回答三大問題
2017-03-17 08:23:06 來源: 科技日報
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  “太陽探測器+”將于2018年“出徵”太陽,收集太陽活動的最新數據,幫助人們預測會影響地球生命的重大空間天氣事件。圖片來源:NASA官網

  自古以來,人們就對普照廣袤大地的太陽充滿了好奇心,追逐太陽的英雄中外有之。據《山海經·海外北經》記載,相傳在黃帝王朝的時代,誇父族其中一個首領想把太陽摘下,放到人們的心裏,于是就開始逐日,最後在奔于大澤路途中被渴死;而在希臘神話中,伊卡洛斯和父親代達羅斯使用蠟和羽毛造的翼逃離克裏特島時,因為飛得太高,雙翼上的蠟遭太陽融化跌落水中喪生。

  盡管這些“先輩”們追逐太陽的故事充滿了濃烈的悲情色彩,但從未阻止人類對太陽係的探索。目前,人類已派遣航天器到月球、火星,甚至更遙遠的星際空間,那麼,我們能派遣航天器出徵熾熱的太陽,揭開籠罩在其頭上的“神秘面紗”嗎?

  答案是肯定的,而且,這一切很快就會發生。

  “太陽探測器+”將啟航

  據美國趣味科學網近日報道,美國國家航空航天局(NASA)計劃于2018年啟動“太陽探測器+(Solar Probe Plus)”任務,探測器將以前所未有的近距離接近太陽——地球距離太陽約1.49億公裏,而“太陽探測器+”將到達距太陽600萬公裏的區域,研究太陽風和太陽表面釋放的能量粒子。

  目前,NASA正在採取所有可能的預防措施,確保航天器不會像伊卡洛斯的翅膀一樣,被太陽的高溫融化。

  NASA戈達德太空飛行中心的研究科學家艾瑞克·克裏斯蒂安説:“這將是我們的第一個探日任務,我們不能到達太陽的正表面,但探測器離太陽的距離足以回答三大重要問題。”

  試圖回答三大問題

  首先,這一探測任務希望弄清楚為什麼太陽表面(光球層)的溫度比其大氣層(日冕)的溫度低很多。日冕是太陽大氣的最外層,其內部分別為光球層和色球層。NASA的數據顯示,光球層的溫度僅為5500攝氏度,日冕層的溫度高達200萬攝氏度。克裏斯蒂安説:“一般而言,我們認為距離熱源越遠,溫度越低,但為何太陽外部大氣層比內部表面溫度高得多?這一直是個巨大的未解之謎。”

  其次,科學家們想要厘清太陽風(太陽向外發出的物質流)如何獲得速度。很早以前,人們發現彗星的尾巴總是背對太陽,就猜測這大概是從太陽“吹”出來的“風”導致的,就像煙被風吹動一樣。1959年,人造衛星直接探測到了“太陽風”。

  克裏斯蒂安説:“太陽會在各個方向吹動帶電粒子流,速度為150萬公裏/小時,但我們並不知道太陽風是如何被加速的。”

  再次,這一探測任務將厘清為什麼太陽有時候會釋放出高能粒子,這些所謂的太陽高能粒子對于無保護的宇航員和航天器來説是一個威脅。

  研究人員一直試圖從地球上來解答這三個主要問題,但麻煩在于“我們距離太陽1.49億公裏,這使人們很難弄清楚太陽上發生了什麼事情。”

  熱和輻射是巨大挑戰

  但飛行到距離太陽600萬公裏之內的區域也面臨諸多挑戰。毫無疑問,最大的挑戰是熱。為了應對極端高溫,科學家們設計出了一個11.4厘米厚的碳復合材料隔熱板,NASA的合作夥伴約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的科學家表示,這種隔熱板可以對抗航天器外部1370攝氏度的高溫。

  此外,這一探測器也擁有特殊的熱管——熱輻射器,會將滲透進隔熱板的熱輻射到太空。克裏斯蒂安説:“因此,熱並不會到達這些對熱非常敏感的儀器。”他表示,如果這些保護工作按預期完成,探測器內的儀器將保持在室溫。

  工程師們也會想方設法確保該探測器免受輻射的“荼毒”,輻射會破壞探測器的電路,尤其是存儲器。

  這次任務將是無人探索任務,但NASA表示,如果有足夠的時間和金錢,他們或許也能研發出一款載人航天器。

  如果一切按照計劃進行,“太陽探測器+”將是有史以來最接近太陽的人造物體,迄今,最接近太陽的航天器是于1974年12月發射的探測器“赤道1(Helios 1,距離太陽4700萬公裏)”和1976年4月發射的“赤道2(Helios 2,距離太陽4400萬公裏)”;而2004年8月發射的“信使(Messenger)”號水星探測器,距離太陽約5800萬公裏。(記者 劉 霞)

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【糾錯】 責任編輯: 董雲竹
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