美國(guó)東部時(shí)間2月9日晚間11時(shí)03分，2020年度奧斯卡金像獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮正在位于美國(guó)西海岸的加州洛杉磯進(jìn)行。而遠(yuǎn)在東海岸的佛羅里達(dá)州，一枚Ariane 5號(hào)火箭從卡納維爾角空軍基地的41號(hào)發(fā)射臺(tái)拔地而起，將名為“太陽(yáng)軌道飛行器”（Solar Orbiter）的航天器送入太空，這是歐洲航天局（ESA）和美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）合作的最新太陽(yáng)探測(cè)項(xiàng)目，幫助科學(xué)家以前所未有的視角觀測(cè)太陽(yáng)，將為人類(lèi)探測(cè)太陽(yáng)拉開(kāi)新的篇章。
太陽(yáng)軌道飛行器的目的是什么？
太陽(yáng)軌道飛行器是歐洲航天局和美國(guó)國(guó)家航空航天局聯(lián)合研制的太陽(yáng)探測(cè)器，也是近年來(lái)繼帕克太陽(yáng)探測(cè)器后美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)內(nèi)層太陽(yáng)系開(kāi)展的第二次探測(cè)任務(wù)。到目前為止，幾乎所有的太陽(yáng)觀測(cè)器都運(yùn)行在太陽(yáng)黃道平面上。這意味著，科學(xué)家所采集到的更多信息都集中在太陽(yáng)赤道上下區(qū)域，對(duì)于太陽(yáng)兩極知之甚少。而在太陽(yáng)軌道飛行器的幫助下，科學(xué)家將首次清楚觀測(cè)到太陽(yáng)的兩極，可能有助于人們理解太陽(yáng)活動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律。
太陽(yáng)的絕大部分物質(zhì)是高溫等離子體，太陽(yáng)物態(tài)、運(yùn)動(dòng)和演變都與磁場(chǎng)密切相關(guān)。太陽(yáng)黑子、耀斑、日珥等活動(dòng)現(xiàn)象，更是直接受磁場(chǎng)支配。因此，對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的研究具有重要意義。在磁場(chǎng)的作用下，太陽(yáng)活動(dòng)有著大約11年的活動(dòng)周期。在太陽(yáng)活動(dòng)極大期，太陽(yáng)表面布滿黑子、活動(dòng)加劇，有時(shí)會(huì)噴射出更多的高能粒子，這就是所謂的日冕物質(zhì)拋射，相應(yīng)產(chǎn)生的高能粒子流在猛烈撞擊地球磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生地磁暴現(xiàn)象。這種現(xiàn)象能夠損壞地球軌道上運(yùn)行的航天器，或者干擾到全球通信。例如2012年7月23日，美國(guó)國(guó)家航空航天局的Stereo-A航天器就被巨大的日冕物質(zhì)拋射所擊中；1859年的卡靈頓事件使當(dāng)時(shí)美國(guó)的電報(bào)系統(tǒng)中斷了4天?？茖W(xué)家認(rèn)為，更為強(qiáng)大的地磁暴會(huì)干擾到地面電網(wǎng)運(yùn)行，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)大陸的停電，而且可能毀壞電網(wǎng)內(nèi)的巨型電壓器，修復(fù)甚至需要數(shù)月或數(shù)年時(shí)間。
幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖揭開(kāi)太陽(yáng)活動(dòng)的奧秘，以便于為地磁暴的爆發(fā)做好準(zhǔn)備。但迄今為止，科學(xué)家并沒(méi)有可靠方法來(lái)預(yù)測(cè)地磁暴的發(fā)生。盡管研究人員已經(jīng)通過(guò)各類(lèi)探測(cè)器獲得了有關(guān)太陽(yáng)中間部分磁場(chǎng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，但對(duì)于兩極部分的磁場(chǎng)信息以及在恒星磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)過(guò)程中是如何變化的仍然缺乏了解。美國(guó)國(guó)家航空航天局太陽(yáng)軌道飛行器項(xiàng)目負(fù)責(zé)人吉爾伯特解釋說(shuō)：“在黃道面無(wú)法有效觀測(cè)太陽(yáng)兩極的磁場(chǎng)，而太陽(yáng)軌道飛行器對(duì)精確建模以預(yù)測(cè)太空天氣至關(guān)重要。”
通過(guò)太陽(yáng)軌道飛行器觀測(cè)太陽(yáng)的兩極，或許可以了解為什么太陽(yáng)有大約11年的太陽(yáng)周期。觀測(cè)到的數(shù)據(jù)將使科學(xué)家能夠?qū)μ?yáng)更精確地建模，有可能解釋諸如耀斑爆發(fā)、太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)磁場(chǎng)和日珥等太陽(yáng)活動(dòng)的關(guān)鍵信息，也有助于預(yù)測(cè)相應(yīng)的太空天氣事件。
太陽(yáng)軌道飛行器上有什么？
太陽(yáng)軌道飛行器長(zhǎng)2.5米，寬3米，搭載了10臺(tái)科學(xué)儀器，其中的4個(gè)原位探測(cè)儀器用于收集來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子流，太陽(yáng)的磁環(huán)境以及輻射強(qiáng)度等方面的信息，而6臺(tái)遙感探測(cè)儀器則主要用于探測(cè)太陽(yáng)表面活動(dòng)并生成相關(guān)圖像。
想要近距離接近太陽(yáng)，太陽(yáng)軌道飛行器必須能承受來(lái)自恒星的極高溫度和光照。
為使得儀器能夠正常工作，需要隔熱罩來(lái)提供保護(hù)。太陽(yáng)軌道飛行器的隔熱罩主體由鈦金屬制成，表面涂有名為“太陽(yáng)黑”的特殊材質(zhì)，能夠承受600攝氏度的高溫。隔熱罩裝配在飛行器的一側(cè)，在飛行過(guò)程中始終面向太陽(yáng)。為了讓飛行器上搭載的儀器能夠收集數(shù)據(jù)，隔熱罩上的三個(gè)小孔每次會(huì)打開(kāi)10天時(shí)間。而儀器上也裝配有耐熱鏡以提供保護(hù)。
漫長(zhǎng)而曲折的里程
太陽(yáng)軌道飛行器將在距太陽(yáng)約4200萬(wàn)公里的范圍內(nèi)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行探測(cè)，其承受的溫度將是地球軌道溫度的13倍。接下來(lái)的兩年內(nèi)，太陽(yáng)軌道飛行器將進(jìn)入“巡航階段”，在地球和金星之間利用引力反復(fù)加速，按計(jì)劃其將在今年6月份抵達(dá)第1個(gè)近日點(diǎn)，距離太陽(yáng)約為7500萬(wàn)公里，并于去年12月26日首次飛越金星。
2025年，太陽(yáng)軌道飛行器將飛臨金星，其軌道將與黃道平面成17度角，這足以對(duì)太陽(yáng)兩極進(jìn)行深入觀測(cè)。而再次飛越金星將使得飛行器的軌道角度增加至33度。最終，太陽(yáng)軌道飛行器預(yù)計(jì)將在十年內(nèi)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行22圈。
美國(guó)國(guó)家航空航天局表示，太陽(yáng)軌道飛行器有望與帕克太陽(yáng)探測(cè)器攜手工作，為完成探測(cè)太陽(yáng)任務(wù)“相互補(bǔ)充”。
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