這兩艘飛船將與太陽肩並肩！比以往更接近太陽

來自專欄博科園

　　近幾十年來，人類對遙遠恆星的了解急劇增加。由於儀器的改進，科學家們能夠看到更遠更清晰的東西，從而進一步了解恆星系統和環繞它們的行星。不幸的是，還需要一段時間才能開發出必要的技術來接近這些恆星。但與此同時，美國國家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)正在開發任務，讓我們能夠像以往一樣探索自己的太陽。

　　歐空局的太陽軌道飛行器捕捉到太陽極地區域的第一幅圖像，在那裡，磁張力以一種活潑的舞蹈產生並釋放出來。圖片：Spacecraft: ESA/ATG medialab; Sun: NASA/SDO/P. Testa (CfA)

　　博科園-科學科普：這些任務，美國宇航局的帕克太陽能探測器和歐洲航天局(歐洲航天局)的太陽軌道飛行器，將會比以往任何一次任務更接近太陽。在這樣做的過程中，人們希望他們能夠解決幾十年來關於太陽內部工作原理問題。這些任務將分別於2018年和2020年發射，也將對地球上的生命產生重大影響。陽光不僅對生命至關重要，太陽耀斑也會對人類的科技產生重大威脅，人類正變得越來越依賴它。這包括無線電通信、衛星、電網和載人航天。

　　在未來的幾十年里，低地球軌道(LEO)預計將變得越來越擁擠，因為商業空間站甚至太空旅遊都將成為現實。通過提高對驅動太陽耀斑的過程的理解，將能夠更好地預測它們何時發生，以及它們將如何影響到LEO的地球、宇宙飛船和基礎設施。美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的太陽軌道飛行器項目科學家克里斯·聖·西爾(Chris St. Cyr)在最近的NASA新聞發布會上解釋道：

　　我們的目標是了解太陽是如何工作的，以及它如何影響太空環境，達到可預測的程度，這確實是一門由好奇心驅動的科學。這兩個任務都將聚焦於太陽的動態外大氣層，也就是日冕。目前，這一層太陽的大部分行為是不可預測的，也不太容易理解。例如，有所謂的「日冕加熱問題」，即太陽的日冕比太陽表面熱得多。還有一個問題是，是什麼驅動著不斷湧現的太陽能材料(又名(太陽風)到如此高的速度。

　　正如美國宇航局戈達德(NASA Goddard)帕克太陽能探測任務的研究科學家埃里克·克里斯蒂(Eric Christian)解釋的那樣：帕克太陽能探測器和太陽軌道飛行器採用了不同的技術，但作為任務，它們將是互補的。他們將在同一時間拍攝太陽的日冕，他們會看到一些相同的結構——太陽的兩極發生了什麼，以及那些相同的結構在赤道上是什麼樣子的。

　　帕克太陽能探測器接近太陽的概念圖。圖片：Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

　　在其任務中，帕克太陽能探測器將比歷史上任何航天器更接近太陽——距離地面近600萬公里(380萬英里)。這將取代1976年由Helios B探測器所建立的434.32億公里(約2700萬米)的記錄。從這個位置，帕克太陽能探測器將使用它的四套科學儀器來成像太陽風，研究太陽的磁場、等離子體和高能粒子。

　　這樣做，探測器將幫助闡明太陽外層大氣的真實結構，這將幫助我們理解為什麼日冕比太陽表面更熱。基本上當日冕的溫度高達幾百萬度時，太陽表面(也就是太陽表面)光球層)，經歷的溫度約為5538°C(10000°F)。與此同時，太陽軌道飛行器將從太陽到達約4200萬千米(2600萬英里)的距離，並假設一個高度傾斜的軌道，可以提供太陽兩極的第一個直接圖像。

　　這是太陽的另一個領域，科學家們還不太清楚，研究它可以為太陽的持續活動和噴發提供有價值的線索。這兩個任務也將研究太陽風，太陽風是太陽對太陽系最普遍的影響。這種磁化氣體的蒸汽充滿了內部的太陽系，與磁場，大氣，甚至行星的表面相互作用。在地球上，它「負責」北極光和南極光，有時還會破壞衛星和電力系統。

　　太陽耀斑從太陽表面噴發的概念圖，圖片：NASA Goddard Space Flight Center

　　以前的任務使科學家相信日冕有助於加速太陽風到如此高的速度。當這些帶電粒子離開太陽並通過日冕時，它們的速度實際上是三倍。當太陽風到達負責測量的宇宙飛船時——1.48億千米(9200萬米)來自太陽——它有足夠的時間與空間中的其他粒子混合，並失去一些它的定義特徵。由於停靠在離太陽很近的地方，帕克太陽能探測器將能夠測量太陽風的形狀，並離開日冕，從而提供有史以來最精確的太陽風測量數據。

　　從太陽的角度看，太陽軌道器將會補充帕克太陽能探測器對太陽風的研究，觀察太陽風的結構和行為在不同緯度的變化。這一獨特的軌道也將允許太陽軌道器研究太陽的磁場，因為一些太陽最有趣的磁場活動集中在兩極。這一磁場的影響深遠，很大程度上是因為太陽風，它向外延伸，形成了一個被稱為日光層的磁泡。在太陽風圈內，太陽風對行星的大氣產生了深遠的影響，它的存在保護了內行星免受銀河輻射的影響。

　　儘管如此，太陽磁場是如何在太陽內部產生或形成的，目前還不完全清楚。但是考慮到它的位置，太陽軌道飛行器將能夠研究一些現象，從而更好地了解太陽磁場是如何產生的。這包括太陽耀斑和日冕物質拋射，這是由於磁極周圍磁場的變化引起。通過這種方式，帕克太陽能探測器和太陽軌道器是免費的任務，研究太陽從不同的有利位置，以幫助改善我們對太陽和日光層的知識。

　　在這個過程中將提供有價值的數據，幫助科學家解決長期存在的關於太陽的問題。這有助於擴展我們對其他恆星系統的認識，甚至可能回答關於生命起源的問題。正如美國宇航局戈達德(NASA Goddard)帕克太陽能探測器的任務科學家亞當·斯扎布(Adam Szabo)解釋的那樣：

　　有些問題已經困擾我們很長時間了，正試圖破譯在太陽附近發生的事情，而顯而易見的解決辦法就是去那裡，不能等待——不僅僅是我，而是整個人類。隨著時間的推移，隨著必要的先進材料的發展，甚至可以向太陽發射探測器。但在此之前，這些任務代表了迄今為止研究太陽的最雄心勃勃和最大膽的努力，就像許多其他大膽的計劃來研究我們的太陽系一樣！

　　博科園-科學科普｜文：Matt Williams｜來自：Universe Today｜參考：NASA