“太陽探測器+”軌道模擬圖
據物理學家組織網報道,400多年來,天文學家一直在遠處研究太陽,但從未與它進行過親密接觸。現在,美國宇航局已決定向太陽進發。宇航局總部項目科學家裡卡·古哈特哈庫塔(Lika Guhathakurta)表示:“這將是我們第一次造訪一顆活恆星。這是太陽系中一個尚未被探測的區域,上演重大發現的可能性絕對超乎想象。”
最早于2015年發射
此次任務的代號為“太陽探測器+”(Solar Probe plus)。屆時,這艘抗熱飛船將進入太陽大氣層,提取太陽風和與磁學有關的第一手樣本,太陽探測器+最早將在2015年發射。任務策劃者相信,截至7年後太陽任務結束時,太陽探測器+將幫助科學家揭開天體物理學的兩個謎團,同時帶來眾多新發現。古哈特哈庫塔說,太陽探測器+仍處在早期設計階段,在宇航局總部被稱之為“預階段A”。“我們仍有大量工作需要完成,但心情卻是非常興奮的。”
據悉,約翰斯·霍普金斯應用物理學實驗室將負責為宇航局設計和制造這艘飛船。在此之前,物理學實驗室曾派遣探測器朝太陽進軍。它的“信使”號飛船于2008年1月完成其第一次飛越水星的壯舉,“信使”號採用的抗熱技術中很多也將運用到太陽探測器+上面。(此次任務之所以被稱之為“太陽探測器+”是因為這艘飛船立基于應用物理學實驗室2005年初的設計成果——“太陽探測器”。)
最近時,太陽探測器+與太陽之間的距離將只有700萬公裡或者說9個太陽半徑。此時,探測器的碳合成隔熱板必須經受住1400多攝氏度高溫的考驗,同時在輻射“風暴”中幸存下來,所有這些嚴峻考驗都是此前任何飛船沒有經歷過的。毫無疑問,太陽探測器+自然要使用太陽作為能源,它通過自身攜帶的液冷式太陽能電池板獲取電量——在陽光過于強烈時,電池板可以縮到隔熱板之後。由于身在如此近的距離,太陽的現身次數將是在地球空中出現次數的23倍。
揭開兩個謎團
此次太陽任務力圖揭開的兩個謎團分別是日冕的高溫以及太陽風令人不解的加速度。
謎團一:如果將一個溫度計插進太陽表面,它的讀數將達到6000攝氏度左右。直覺告訴我們,在把溫度計拔出來的時候,它的讀數應該降低,但令人不可思議的是,讀數居然是不降反升。太陽的外層大氣——日冕溫度超過100萬攝氏度,是太陽下層大氣的幾百倍。從進行第一次測量到現在已經有60多年歷史了,但為什麼會出現如此高的溫度仍舊是一個謎。
謎團二:太陽會噴射出炙熱的橫掃整個太陽系的帶電粒子風,也就是所謂的太陽風,它的速度可達到每小時100萬英裡(約合每小時160萬公裡),行星、彗星和小行星都會感覺到它的存在。令人好奇的是,太陽表面附近並沒有出現強烈的太陽風,而行星之間出現的太陽風強度卻很高。很顯然,在行星與太陽之間一定存在一些未知因素造就了太陽風如此高的速度,但究竟是什麼因素,目前尚不得知。
古哈特哈庫塔說:“為了揭開這些謎團,太陽探測器+將進入日冕內部,這裡是此次任務上演的地方。”太陽探測器+主要攜帶在設計上可以感知飛船週圍環境的設備,其中包括一台磁力計、一台等離子體波傳感器、一台塵埃探測器、電子與離子分析儀。她說:“原地測量將告訴我們需要知道哪些東西才能揭開日冕高溫和太陽風加速度的謎團。”
將借金星之力
太陽探測器+唯一的遙感設備是半球狀成像儀。半球狀成像儀是一台望遠鏡,能夠拍攝日冕的3維圖片,與醫學上使用的CAT(計算機軸向X線斷層攝影術的英文縮寫)掃描儀類似。這種技術被稱之為日冕X線斷層攝影術,是一種全新的太陽成像方式,也是唯一的選擇,因為這種攝影術可以在一個靠近太陽的移動平台上工作,即在穿越日冕雲層和射線過程中對其進行成像。
太陽探測器+可能的發射日期為2015年5月,屆時,這艘飛船將在第24太陽週期行將結束時執行其最初探測任務,隨後在2022年第25太陽週期接近預測中的最大值時完成任務。整個過程中,太陽探測器+將在太陽週期不同階段對日冕和太陽風進行取樣。此外,它還將在任務即將結束時經歷足夠多次數的太陽風暴“洗禮”。
如果用一個詞形容這項任務,那只能是“危險”。研究人員表示,太陽風暴產生的很多最為危險的粒子會在日冕中獲得能量,而日冕正是太陽探測器+的目的地。在執行任務時,太陽探測器+可能對這一過程進行觀測,進而讓研究人員展示如何才能預測威脅健康和宇航員安全的太陽高能粒子。
太陽探測器+將利用飛越金星的方式多次進入日冕。6年時間裡,這艘飛船將7次繞過金星,使飛行軌道更加靠近太陽大氣層。雖然金星並不是此項任務的首要目標,但在全副武裝的太陽探測器+與金星“親密接觸”時,天文學家也可加深對這顆行星的了解。古哈特哈庫塔說:“太陽探測器+任務是一個具有重大意義的探測,除了上演驚人的發現外,也可以加深對太陽的了解。我們已經迫不及待,希望馬上就能向太陽進發。” |