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最近距离610万公里 人类探测器“触摸太阳”

飞向太阳的“帕克”探测器。

2018年8月12日,“帕克”太阳探测器搭乘德尔塔4重型火箭发射升空。

  人类探测器与太阳接触的极限距离是多少?目前的答案是610万公里。
  2024年12月24日,人类探测器“帕克”到达距离太阳最近的位置,这也是人类历史上第一次有探测器如此近地接近太阳。对于此次探测太阳,华西都市报、封面新闻采访了西南交通大学天体物理中心学者刘煜。
  610万公里的距离,“已经算是接触太阳‘皮肤’了。如果把帕克当成一个温度计、太阳当成一个发烧病人脑袋的话,这个温度计距离他皮肤的尺度只有4个脑袋那么远。而地球距离太阳有109个脑袋那么远。”刘煜作了一个形象的比喻。
  这次飞越太阳的历史性时刻,将为人类带来对太阳奥秘更深刻的理解,为未来太空探索和月球任务提供宝贵的科学数据。据报道,2024年12月24日之后,“帕克”太阳探测器以每秒191公里的速度飞行,经过几天时间远离太阳的干扰辐射后,开始将数据传回地球。

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与太阳24次亲密接触

  2018年8月12日,一个以科学家帕克命名的探测器,带着困扰科学家们60 余年的太阳风如何加速、高能太阳粒子来自何处等问题飞向太阳。至今已过去六年又四个月。
  在此之前,人类发射的距离太阳最近的探测器是美国 1976年发射的太阳神2号,它离太阳最近距离约 4300万公里,约为“帕克”的7倍。此外还有信使号水星探测器以及2020 年欧洲与美国联合发射的环日轨道器等。
  “帕克”升空后,在7年内环绕太阳飞行24圈,在这个过程中它不断向金星借力,通过金星的引力和运动进一步获得速度变化,逐渐降低其轨道近日点,并以每秒191公里的速度,“无畏”地逼近设定轨道上的近日点。

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“我很好,还在工作”

  “过去,我们成功在月球、火星、金星等天体上实现了飞跃或着陆,但从未在恒星上实现。帕克探测器首次‘触摸’到了恒星,这标志着人类在科技、工程和探索上的巨大突破,也为解决太阳活动问题、灾害性空间天气预警提供了全新视角。”刘煜介绍。
  在接近太阳过程中,“帕克”面临的是几千到上百万摄氏度的高温和辐射,以及与地球“失联”情况。为了避免帕克被太阳烧掉,科学家们给它“穿上”了一件直径约2.4米、厚度达11.4厘米的“外衣”。这种创新性的热防护系统,以碳复合材料制造,可以承受超过1400℃的高温。“1400℃接近铁的熔点,足以熔化大部分金属,对大多数材料构成威胁。”刘煜解读道,这种碳复合材料“耐高温,密度小,是目前所知唯一一种到2500℃强度不降低的材料。它最大的特点是强度随温度的升高不降反升。在碳复合材料外还有一层白色氧化铝薄膜,能够反射掉大部分太阳辐射,少数透过的辐射由碳复合材料吸收。”
  “帕克”如果要与地球通讯,则需要运行到远日端。在日冕中进行科学探测时,“帕克”只能向地球发出“我很好,还在工作”这样非常有限的信息,也听不到地面对它的指令。很多时候,它都只能“孤身”承受来自太阳的炙热辐射,在日冕中独自追寻太阳风的秘密。

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帕克成功预言太阳风

  “帕克”探测器的命名,来源于已故的现代太阳风和磁重联理论奠基人——尤金·纽曼·帕克。2018年,91岁高龄的帕克见证了以他名字命名的航天器“帕克”发射。
  然而,当年轻的帕克还在美国芝加哥大学工作时,日地物理界认同的理论是太阳大气是静止的。而帕克通过研究发现,太阳大气不是静止的,而是动态的。在日冕几百万摄氏度的高温驱动下,整个日冕会沸腾,有些东西会喷涌而出。他把这些物质叫作太阳风。然而,当他把论文一次次投给专业杂志时,结果都石沉大海;而且在学术会议上,他的理论总是招来尖锐的批评。
  “如果你们认为我错了,那你证明给我看。”在不被理解的苦痛中,帕克将希望寄予人类当时刚拥有的航天能力上。“人们或许会问,这些理论该如何被检验?我想,不久之后就能获得决定性的证据。”帕克预言。
  1962年,水手2号探测器探测到了远离太阳的高速带电粒子流,证明了太空不空,太空中有太阳风。

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希望中国探测器有更大突破

  “探索恒星的路还长,距离我们最近的恒星太阳尚有太多问题未解决,如太阳磁场的起源、太阳活动的起源、日冕加热问题等,更别说太阳系外无数的恒星、巨星、矮星,还有双星系统、三星系统等等。”刘煜说,听到“帕克”探测器“触摸太阳”的消息后,物理学界是兴奋的,“抵达610万公里的距离,是人类探测器距离太阳表面最近的,值得庆贺。不过还是太远,不过瘾,希望以后中国探测器能到100万公里以内,那将是更大的突破。不过这需要进一步提高多个关键技术,如轻质耐高温材料的研究、深空数据传输技术等。”
  华西都市报-封面新闻记者 张峥

图据新华社客户端