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太阳探索中国科学家另辟蹊径

时间:2018-10-12 13:08来源:www.senvon.com 作者:科讯 点击:
北京晚报

太阳探索中国科学家另辟蹊径

 
 

美国国家航空航天局发射的“帕克”太阳探测器已经上路几天了,这是人类首个将穿越日冕“触摸太阳”的探测器。

自上世纪六十年代以来,世界各国发射了许多太阳探测器,如前苏联的质子号、宇宙号卫星,美国的太阳神号、先驱者号、旅行者号探测器等,都肩负观测太阳的使命。1990年10月, 美国发现号航天飞机将“尤利西斯号”太阳探测器送入太空,把对太阳的探测活动推向一个新的阶段。通过研究“尤利西斯”号发回的数据,研究人员大大扩展了对由带电粒子组成的太阳风的认识。

不同于以往任何一个航天器,高3米、身穿12厘米厚碳复合保护罩的“帕克”是第一个飞入日冕的探测器,身上的防热“盾牌”使它能够飞入太阳外层大气层日冕所在轨道上,探索和观测太阳外部,了解太阳风。

“此去经年,应是良辰好景虚设。”“帕克”探测器的太阳探索之旅漫长且艰辛,预计需要近7年时间,途中需要经过七次金星借力飞行才能抵达最后的轨道,并在最靠近太阳的地方——距离太阳表面仅616万公里,以每小时72万公里的速度飞行,这将是人类探测器首次如此近距离接触太阳。

太阳的灼热能将钢铁轻易融化,“帕克”探测器的特殊性在哪里,中国科学院国家空间科学中心博士、中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师钱航说,“帕克”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。这些仪器保持在约28摄氏度的舒适温度。

万物生长靠太阳,作为太阳系里唯一的恒星,太阳如同神灵一般主宰着太阳系,是太阳系的中心天体。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等,都围绕着太阳运行即公转,并从它那里获得光和热。类依存于太阳,所以需要认识太阳的变化及对人类的影响。地球上生物的生长发育都离不开太阳,食物链的源头是植物,有了太阳光,地球上的植物才能进行光合作用合成有机物,为人和动物提供了充足的食物和氧气。

太阳对于人类如此重要,我们对它的了解却微乎其微。目前主要是凭借太阳望远镜在地球上去观测太阳,通过日震学和光谱分析等方式对太阳呈现的一些现象进行解读。

从表面看,太阳是个巨大的球体,直径大约是139万公里,相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍。从化学组成来看,现在太阳质量的大约四分之三是氢,剩下的几乎都是氦,包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%,采用核聚变的方式向太空释放光和热。

太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区、对流层和大气层。由于太阳外层气体的透明度极差,人类能够直接观测到的是太阳大气层,从内向外分为光球、色球和日冕三层。光球表面有着著名的太阳黑子,黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较黑暗,但实际上它们的温度高达4000摄氏度左右,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日全食时才能被看到。

关于太阳还有很多未解之谜。日常生活中,一般离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300摄氏度,到了色球顶部温度竟高达几万摄氏度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万摄氏度。此外离太阳表面越远,带电粒子流越强劲,形成了特殊的“太阳风”。人们对太阳所表现出来的这些反常现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切原因。

而“帕克”探测器将带着人类的希望,前所未有地接近太阳,,在严酷的高温和辐射条件下穿过太阳大气层日冕,在距离太阳表面大约9个太阳半径的地方——约600多万公里,对太阳进行全方位探测,获取日冕、太阳风等方面的最翔实信息。

同样是研究日冕,中国科学家的方案却另辟蹊径:到太空中利用地球的遮挡形成另类“日食”,通过长时间、高精度的观测探秘太阳风暴。

(责任编辑:beginning)
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