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“夸父追日”,只为回答三大问题

时间:2017年03月17日 信息来源:科技日报 点击: 【字体:

自古以来,人们就对普照广袤大地的太阳充满了好奇心,追逐太阳的英雄中外有之。据《山海经·海外北经》记载,相传在黄帝王朝的时代,夸父族其中一个首领想把太阳摘下,放到人们的心里,于是就开始逐日,最后在奔于大泽路途中被渴死;而在希腊神话中,伊卡洛斯和父亲代达罗斯使用蜡和羽毛造的翼逃离克里特岛时,因为飞得太高,双翼上的蜡遭太阳融化跌落水中丧生。


尽管这些“先辈”们追逐太阳的故事充满了浓烈的悲情色彩,但从未阻止人类对太阳系的探索。目前,人类已派遣航天器到月球、火星,甚至更遥远的星际空间,那么,我们能派遣航天器出征炽热的太阳,揭开笼罩在其头上的“神秘面纱”吗?


答案是肯定的,而且,这一切很快就会发生。


“太阳探测器+”将启航

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据美国趣味科学网近日报道,美国国家航空航天局(NASA)计划于2018年启动“太阳探测器+(Solar Probe Plus)”任务,探测器将以前所未有的近距离接近太阳——地球距离太阳约1.49亿公里,而“太阳探测器+”将到达距太阳600万公里的区域,研究太阳风和太阳表面释放的能量粒子。


目前,NASA正在采取所有可能的预防措施,确保航天器不会像伊卡洛斯的翅膀一样,被太阳的高温融化。


NASA戈达德太空飞行中心的研究科学家艾瑞克·克里斯蒂安说:“这将是我们的第一个探日任务,我们不能到达太阳的正表面,但探测器离太阳的距离足以回答三大重要问题。”


试图回答三大问题


首先,这一探测任务希望弄清楚为什么太阳表面(光球层)的温度比其大气层(日冕)的温度低很多。日冕是太阳大气的最外层,其内部分别为光球层和色球层。NASA的数据显示,光球层的温度仅为5500摄氏度,日冕层的温度高达200万摄氏度。克里斯蒂安说:“一般而言,我们认为距离热源越远,温度越低,但为何太阳外部大气层比内部表面温度高得多?这一直是个巨大的未解之谜。”


其次,科学家们想要厘清太阳风(太阳向外发出的物质流)如何获得速度。很早以前,人们发现彗星的尾巴总是背对太阳,就猜测这大概是从太阳“吹”出来的“风”导致的,就像烟被风吹动一样。1959年,人造卫星直接探测到了“太阳风”。


克里斯蒂安说:“太阳会在各个方向吹动带电粒子流,速度为150万公里/小时,但我们并不知道太阳风是如何被加速的。”


再次,这一探测任务将厘清为什么太阳有时候会释放出高能粒子,这些所谓的太阳高能粒子对于无保护的宇航员和航天器来说是一个威胁。


研究人员一直试图从地球上来解答这三个主要问题,但麻烦在于“我们距离太阳1.49亿公里,这使人们很难弄清楚太阳上发生了什么事情。”


热和辐射是巨大挑战


但飞行到距离太阳600万公里之内的区域也面临诸多挑战。毫无疑问,最大的挑战是热。为了应对极端高温,科学家们设计出了一个11.4厘米厚的碳复合材料隔热板,NASA的合作伙伴约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的科学家表示,这种隔热板可以对抗航天器外部1370摄氏度的高温。


此外,这一探测器也拥有特殊的热管——热辐射器,会将渗透进隔热板的热辐射到太空。克里斯蒂安说:“因此,热并不会到达这些对热非常敏感的仪器。”他表示,如果这些保护工作按预期完成,探测器内的仪器将保持在室温。


工程师们也会想方设法确保该探测器免受辐射的“荼毒”,辐射会破坏探测器的电路,尤其是存储器。


这次任务将是无人探索任务,但NASA表示,如果有足够的时间和金钱,他们或许也能研发出一款载人航天器。


如果一切按照计划进行,“太阳探测器+”将是有史以来最接近太阳的人造物体,迄今,最接近太阳的航天器是于1974年12月发射的探测器“赤道1(Helios 1,距离太阳4700万公里)”和1976年4月发射的“赤道2(Helios 2,距离太阳4400万公里)”;而2004年8月发射的“信使(Messenger)”号水星探测器,距离太阳约5800万公里。


(作者:刘 霞)
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