與太陽前所未有的近距離接觸

△ 發生在2012年的日冕物質拋射。（圖片來源：NASA）

人類古往今來就對太陽有各種崇拜和歌頌。這顆距離我們約1.5億公里的恆星，為整個人類的棲息和繁衍提供著足夠的光、熱和能量。但是，儘管我們已經使用許多現代望遠鏡對這顆維持我們生命的母星進行了深廣的研究，但我們對她仍有許多的不解。

這就是為什麼美國宇航局最近宣布計劃在2018年推出一個革命性的探測器，這個探測器將會真正觸碰到太陽。最初這個計劃被稱為「太陽探測加」，但現在已更名為「帕克太陽探測器」，以此來紀念對太陽風的研究貢獻巨大的物理學家尤金·帕克（Eugene Parker）。

過去，有許多太空計劃的任務是對太陽進行調查研究。 1976年，太陽神2號飛船就曾航行到距離太陽大氣層4.3千萬公里的太空。這次，斥資15億美元建造的帕克太陽探測器將飛往距離太陽表面僅有6百萬公里的位置，比以前的任何一個曾飛向太陽的航天器都要近。如此近距離的觀測將為太陽科學的研究開啟一個新的篇章。

△太陽神2號。（圖片來源：NASA）

雖然任務的巡航高度距離太陽表面數百萬公里的高空，可能聽起來像是安全距離，但太陽所能釋放的巨大熱量將會無情地轟擊有效負載。一個11.5厘米厚的碳複合護罩將用來保護航天器內所有的敏感高精設備，這層碳複合材料與F1賽車上使用的高性能剎車系統類似。這種防護是至關重要的，因為屆時溫度將超過1400°C。

在這種極端的高溫條件下，為航天器供電的太陽能電池板將會被縮回。這種操作能使得所有儀器和電源在碳複合屏罩的保護下維持在室溫。同時，航天器所經受的輻射將比在地球軌道上強475倍。

航天器的計劃軌跡若出現任何微小的錯誤，都會導致它沉入更深太陽的表面，從而暴露在幾百萬度的高溫下，完全毀壞航天器。

△ 帕克太陽探測器。（圖片來源：NASA）

那麼我們能從如此高風險的任務中獲得什麼呢？

由太陽釋放出來的超動力粒子和輻射引起的動態活動與地球相遇時會產生所謂的「太空天氣」。太空天氣會帶來災難性的後果，它能終結衛星通信，改變繞地航天器的運行軌道以及破壞全球電網。最大的風險是宇航員將可能暴露於強大的電離輻射中。這種強烈的電磁風暴能造成約2萬億美元的經濟損失，這也使得太空天氣被英國國家風險登記正式列為一大風險。

新的太陽探測器將首次對太陽的磁場、等離子體密度和大氣溫度進行直接測量，從而了解太陽大氣在什麼情況下會產生嚴重的太空天氣，這將徹底改變我們對這類事件的認知。類似一根皮筋在承受多少拉扯後會崩壞，科學家認為持續的扭曲和攪動散布在太陽各處的磁場線可能導致粒子加速和輻射轟擊。一旦磁場破裂，我們將遭遇嚴重的太空天氣。

不幸的是，我們目前沒有方法對太陽磁場進行直接研究。科學家正嘗試開發新技術來對確定太陽的強磁場扭曲、強度和方向，但到目前為止，他們無法對其提供足夠準確的理解。但帕克探測器足夠靠近太陽，因此能夠採集到太陽強大的磁場的數據，從而幫助我們更深入的理解太陽磁場。

太陽的大氣條件對太空天氣影響甚廣，因此對大氣條件進行不間斷觀察和直接測量能為太陽所帶來的威脅進行預警。探測器上的儀器FIELDS將能提供前所未有的信息，科學家們可以將用許多複雜精密的計算機模型來分析這些信息，當有破壞性太空天氣發生時，可為空間、航空、電力和通訊部門提供警報。

當然，了解太空天氣的根源也有助於許多天體物理的其他領域的研究。這能幫助航天機構在未來的火星載人航天任務上更好地保護宇航員，而火星上的大氣更加稀薄，對來自太陽的輻射的保護更加微弱。

此外，通過更準確地模擬太陽風的流動所帶來的影響，未來的航天器將能夠更有效地利用太陽帆來幫助它們抵達更太陽系的更深處，或許能最終打開星際之旅的可能性。

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