一文读懂帕克太阳探测器发射:总耗资15亿,飞行7年

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发布时间:2018-08-11 07:55

8月10日消息,美国东部时间凌晨3点33分(GMT-4),即北京时间15点33分,NASA(美国国家航空航天管理局)耗资15亿美元研发的帕克太阳探测器 (Parker Solar Probe),会从卡纳维拉尔角空军基地的第37号发射台升空,开始为期7年的观测任务。根据天气预报来看,正常发射的概率为70%。

一、帕克太阳探测器发射

帕克太阳探测器将是第一架飞经太阳大气层日冕的探测器,它能让科学家以史上最近的距离观测太阳。如果将地球和太阳比作一个橄榄球场的两端,那么帕克探测器的位置相当于距离太阳最近的“四码线”上,和太阳距离最近。

本次发射将使用推力极其强大的Delta 4重型发射器发射,这也是2004年以来的第10次发射。它使用了Northurp公司的固态燃料,能够将帕克太阳探测器从地球18英里/秒的绕太阳轨道中释放出来。

该探测器大概需要近7年时间,经过七次金星借力飞行才能抵达最后的轨道。

二、NASA本次发射的目标

NASA的目标是理解及更好的预测“太阳风”现象,以及它为何会在地球上呈现出类似极光的效果,同时偶尔还会对电网和卫星造成严重的破坏。

美国宇航局太阳物理研究所科学部门副主任Alex Young表示:这种现象对我们有直接的影响,并且大部分是负面的。在我们的空间里,扰乱我们的通信设施、干扰宇宙飞船、创造了一个危险的环境,甚至在最极端的情况下能够影响地球的电网使用。

Alex Young坦言,这次要通过发射太阳探测器解决三个基本问题:太阳风的速度、太阳风暴现象的原理以及日冕层的温度为什么这么高。

探测器配备了五种科学仪器,可对日冕进行测量与取样。这也将帮助人们了解日冕的活动规律和原理,解释为何太阳表面能达到数百万度的原因,同时也将帮助科学家们预测危险的太空风暴(太空风暴会干扰地球上的电力网)。

另外,帕克太阳探测器还将绘制出强大的太阳磁场以及带电粒子洪流分布图,这些粒子在爆炸发生的时候被不断炸到太空中,能够帮助科研人员弄清这种粒子加速以及极端加速的原理。

至于太阳的日冕层,我们在日全食的时候所看到的炽热光晕现象,科学家们也希望通过帕克太阳探测器来解答这个问题。

三、帕克太阳探测器的几大里程碑

1、移动速度最快的人造物体

约翰霍普金斯大学应用物理实验室的帕克太阳探测器项目科学家Nicola Fox表示,探测器将以时速约69万公里(约43万英里)的速度穿越太阳外日冕层,是“移动速度最快的人造物体”,这个速度相当于从华盛顿起飞,不到1分钟的时间里就能到达东京。

2、人类探测器有史以来首次进入太阳的大气层

帕克太阳探测器的发射是一次历史性的任务,是人类探测器有史以来首次进入太阳的大气层(或日冕),比以往任何一个航天器都更接近太阳。

帕克太阳探测器能够如此近距离探测太阳,归功于它的高超热防护功能。防护罩位于用钛框架构造的大型散热器的顶部,在航天器飞往太阳表面的过程中,这种结构使太空船的有效载荷始终保持在阴凉黑暗的阴影中。

实际上,设计这艘飞船的科学家和工程师更关心的是,航天器上的科学仪器和设备在任务期间会冻结而不是融化。

为了避免这种情况,这些仪器和设备的外部都用热毯包裹,并与单独的太阳能加热器配对。

探测项目经理说,面对太阳的探测器表面将忍受1370摄氏度左右的高温,但探测器的隔热罩能让机体维持在接近室温,也就是约29摄氏度。

“打个比方,相当于我们将手放到了烤箱里面,但只要不接触到任何一个表面,就不会被灼伤。”Fox说。“日冕本身是一种非常最弱的等离子体。想想那些撞击隔热罩并将热量储存起来的粒子数量,整个探测器会被加热到2500华氏度。我要再次强调,不要触碰‘烤箱’的四周,周围都是300万度的等离子体。”

3、NASA第一次以健在人物命名航天器

帕克太阳探测器是以91岁的太阳天体物理学家尤金·帕克(Eugene Parker)命名的,他是一位来自于芝加哥大学的科学家,在1958年首次提出了“太阳风”的存在。

这是NASA第一次以健在人物命名航天器,1958年帕克发表了一篇论文,叫做《行星际气体和磁场的动力学》,讲的是超声速太阳风理论,挑战了当时国际上的权威观点。但他始终坚持自己的理论,后来借助1962年成功进行的金星探测任务:水手2号采集到的数据,他的理论最终被证实是正确的。

此次发射他也来到佛罗里达海岸,见证这个以他名字命名的太阳探测器发射。

四、探测计划预计结束时间为2025年6月

Fox说,探测器预计6周后抵达金星,再过6周抵达预定的日冕轨道,在11月初启动第一圈环绕太阳飞行,最快今年12月就可以收到第一批“太阳讯号”;要收集到更精确大量的数据,估计要等到第2圈的飞行,也就是明年5月才能达成。

这项探测计划预计结束时间为2025年6月。在7年任务中,探测器的目标设定在穿越日冕24次,福克斯表示,这是一趟“令人难以置信的大胆旅程”。

腾讯科技综合 执笔 / 付晓萌 审核 / 孙实

参考资料:中国新闻网、科普中国等

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