各個「身懷絕技」！盤點那些追逐太陽的「夸父」們

科技日報記者 劉霞

太陽初出光赫赫，

千山萬山如火發。

一輪頃刻上天衢，

逐退群星與殘月。

……

從古至今，人們一直對普照廣袤大地的太陽充滿了好奇心，不吝以華麗的辭藻來讚美它，夸父逐日、伊卡洛斯雙翼上的蠟被太陽融化而跌落水中喪生等故事也流傳了千年。

太陽是距離地球最近的恆星，是地球的「能源之母」，它提供的能量讓生命得以在地球上繁衍生息，但獲得這種能量也需要付出一定的代價：太陽的「性格」複雜多變，包括太陽耀斑、帶電粒子的日冕物質拋射和太陽風等。對於科學家來說，更好地了解太陽每天的「一舉一動」非常重要，因為來自太陽的輻射會影響在太空中的宇航員或衛星。

為了進一步了解太陽，人類派出了不少使者，除了剛剛升空帕克太陽探測器，還包括「起源」號探測器、「日出」探測器等，美國太空網日前為我們盤點了那些追逐太陽的探測器，請隨小編一起去看看。

「起源」號（Genesis）探測器

首個旨在捕獲太陽風樣本的探測器（2001-2004）

「起源」號（Genesis）探測器是美國2001年發射的一個空間探測器，主要目的是搜集太陽風粒子。它是首個旨在捕獲太陽風樣本的探測器，希望藉此解開有關太陽系的起源和演化等方面的問題，總投資約2.6億美元，於2004年9月返回美國。

在返回地球之前，該航天器在太空中的一個重力穩定區域——離地球150萬公里的L1拉格朗日點附近進行了為期三年的採樣。這裡位於地球磁層之外，避免了地球磁場對太陽風粒子的污染。採樣裝置由高純度藍寶石、硅、金和金剛石等製成。不幸的是，根據美國國家航空航天局（NASA）的說法，太空船在降落傘沒有打開的情況下進行了硬著陸，但有些樣本確實得以保存下來。

NASA表示：「研究人員發現了證據，表明地球可能由不同的太陽星雲物質形成，而非由那些製造太陽的物質形成。」

太陽和太陽風層觀測站

給太陽進行「全身體檢」（1995年至今）

SOHO是歐洲航天局（ESA）與美國國家航空航天局（NASA）攜手進行的太陽觀測項目，該探測器希望給太陽進行全身「體檢」，從太陽的核心到太陽風。

它於1995年12月2日發射，原定為期三年，但由於其不斷取得成功，其壽命已延長數倍。據ESA稱，其主要觀測包括在在兩次為期11年的太陽周期中研究太陽，發回有關太陽結構的信息，並幫助科學家更好地預測太陽爆發。

太陽過渡區與日冕探測器

為太陽活動極大年而發射的首顆太陽探測器（1998-2010）

TRACE是NASA於1998年4月在范登堡空軍基地發射的一顆太陽探測衛星，主要目的是研究太陽的小尺度磁場和等離子體（過熱氣體）的結果和在太空環境中的行為，具有極高的空間和時間分辨本領，TRACE衛星上攜帶的太陽望遠鏡口徑為30厘米，波段範圍覆蓋了從可見光到遠紫外波段。

TRACE衛星也是美國宇航局為太陽活動極大年而發射的首顆太陽探測器，它升空後與SOHO互為補充，一起執行對過渡區和底層日冕的觀測，為研究太陽的日冕結構、加熱機制、光球層磁場的變化等課題進行了大量的觀測。

NASA說，這一探測器可以幫助科學家更好地理解「太陽上層大氣層的幾何和動力學」，這有助於科學家更好地了解被稱為日冕的熾熱外層大氣的性質。

「尤利西斯」號

首個黃道外太陽探測器（1990-2009）

「尤利西斯」號探測器也是NASA和ESA之間的聯合任務，旨在觀察日光層，於1990年發射升空，成為人類成功發射的第一個黃道外太陽探測器。儘管它今後無法再傳回數據，但依然會繞著太陽繼續運轉，並會持續數百年之久。

地球等太陽系行星和大部分探測器都是在位於太陽中部的黃道平面內運行，而「尤利西斯」號的運行軌道差不多和黃道平面垂直，這使科學家可以近距離觀察太陽兩極地區。由於木星的重力輔助，「尤利西斯」在太陽的兩極繞太陽運行了18年。

NASA稱：「該探測器首次揭示了銀河系宇宙輻射、太陽風暴產生的高能粒子和太陽風的三維特徵。」

「尤利西斯」傳回的探測數據改變了人們對太陽風、太陽磁場以及太陽表面活動情況的認識，還使科學家發現了更多銀河系以及宇宙的奧秘。「尤利西斯」號的探測活動也揭示了太陽磁場對整個太陽系的影響。

「陽光」號太陽探測器

用X射線為太陽「拍照」（1991-2001）

「陽光」號—也稱為太陽-A（Solar-A））探測器是日本太空和宇航科學研究所（日本太空機構以前的名字）主導（與英國和美國合作）的探測器，於1991年8月30日從鹿兒島太空中心發射升空，這一以橢圓軌道繞地球運行的探測器用X射線和光譜法為太陽「拍照」，主要任務是用硬X射線（1.5～10萬電子伏）和軟X射線（0.3～3千電子伏）對太陽耀斑進行高解析度成像。20世紀90年代，「陽光」號上的軟X射線望遠鏡一度是世界上唯一一台監視太陽活動的X射線望遠鏡。

由於電池失效，「陽光」號於2001年12月14日停止工作，並於2005年9月12日在地球大氣層中焚毀。在運作的10年中，這款探測器做出了革命性的觀測。據日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）稱，其中的一些發現包括證明太陽耀斑是由太陽磁場中的事件引起的「磁重聯現象」，以及日冕可以動態地改變其尺度。

「太陽極大年使者」衛星

「太陽極大年使者」（SMM）衛星旨在於為期11年的太陽周期的高峰期——彼時太陽耀斑和日冕物質拋射（CME）活動最頻繁研究太陽。SMM探測器將覆蓋從可見光到伽馬射線的廣泛譜段，開展太陽活動的觀測。

據NASA稱，SMM於1980年2月14日發射，並於1981年因故障而短暫「失業」。1984年4月，「挑戰者」號太空梭上的宇航員在軌道上成功修復了這顆已故障了3年之久的衛星，這是人類歷史上首次在軌道上對一顆衛星進行修理。這次太空維修，讓SMM探測器的壽命延長了5年。1985年，美國拍攝了一部關於太空梭的紀錄片《夢想不滅》（The Dream Is Alive），裡面還提到了這個故事。

「痊癒」的航天器再次「上崗」，並繼續收集數據，直到1989年12月2日在地球大氣層中燒毀。該探測器發現，在太陽黑子周期最大時太陽更亮，並且，還發現了幾顆彗星。

「日出」（Hinode）太陽探測器

專註研究日冕（2006年至今）

日本的「日出」衛星——也稱為太陽-B（Solar-B）旨在研究太陽日冕。日冕是太陽大氣的最外層，其內部分別為光球層和色球層。日冕是太陽材料被加熱到數百萬度的地方，也是太陽上發生的最極端事件——比如太陽耀斑和日冕物質拋射（被加速到光速的一小部分的粒子）出現的地方。這些爆發造成的空間天氣事件可能會使高能粒子撞擊地球，危及宇航員、干擾GPS和通信衛星，最壞的情況，破壞我們的電網。

JAXA表示，科學家希望「更好地了解太陽爆發的機制，這將極大地幫助我們預測太陽活動對地球的影響。

「日出」衛星由JAXA與NASA於2006年9月22日聯合發射升空起，自此，該太陽探測器就幾乎一刻不停地注視著太陽，向地球以及宇宙中的其他探測器提供珍貴的資料。

「日出」探測器捕捉了太陽變化的每一個瞬間，大至太陽風暴，小至太陽針狀體的精密活動，為科學家研究太陽氣候提供了極其重要的細節信息。探測器上的大多儀器現在都處於正常工作狀態，科研小組希望它能繼續探尋太陽更深處的秘密。

日地關係天文台

拍攝了首批太陽三維圖像（2006年至今）

日地關係天文台是NASA和約翰·霍普金斯大學聯合研製的兩顆太陽探測衛星，於2006年發射升空，分別位於地球繞太陽公轉的軌道前方（STEREO-Ahead）和後方（STEREO-Behind），目的是在不同角度對太陽進行立體觀測，拍攝太陽的三維圖像。2007年4月23日，NASA發布了日地關係天文台拍攝的首批太陽三維圖像。

衛星上搭載的主要儀器有：日地關聯日冕和太陽風層探測器（SECCHI），目的是研究日冕物質拋射從太陽表面穿過日冕，直到行星際空間的演化過程。

據NASA稱，STEREO的成就包括展示CME的三維結構，並展示物質和能量如何流向地球。這些數據給我們提供了前所未有的太陽視圖，對於我們了解太陽的活動——譬如太陽爆發的CME和高能粒子，以及這些事件如何進入太空、如何影響地球或其他星球等至關重要。

儘管由於「多重硬體異常」，2014年10月1日該探測器與STEREO-B的通信失敗，但其仍超越壽命期限繼續良好地運行。

太陽動力學天文台

旨在了解太陽反覆無常的活動（2010年至今）

太陽的拼貼畫，由SDO拍攝，戈達德宇宙飛行中心製作，顯示不同波長的觀測有助於突出太陽表面和大氣層不同方面的情況。

2010年2月11日上午10點23分，NASA的SDO搭乘大力神火箭從卡納維拉爾角升空，它將在2013年的巔峰時期趕上太陽黑子和太陽活動，這是太陽11年周期的一部分。

SDO的主要目標是更好地了解太陽活動。太陽是地球能量和溫暖的無價來源，然而，它陰晴不定、反覆無常的性格有時會導致問題。例如，一場大型的太陽風暴有能力摧毀電力線或通信衛星。因此，該計劃的主要目標是理解為什麼太陽的能量是變化的，以及它是如何影響地球的。

NASA表示，具體來說，它將研究太陽的磁場如何構造和產生，以及太陽的能量如何轉化為太陽風、高能粒子和太陽輻照度（太陽輻射經過大氣層的吸收、散射、反射等作用後到達地球表面上單位面積單位時間內的輻射能量）變化。

SDO的主要成就之一是生成的圖像幫助科學家查明了太陽磁場變化和太陽爆發的來源。

SDO是NASA的「與星同在（Living With a Star）」計劃中的第一個任務，該計劃的目標是提出描述日地系統特徵所必要的科學觀點，正是這些特徵直接影響了我們的生活和社會。

該航天器最初的壽命為5年，但它目前仍然表現良好。

太陽過渡層成像光譜儀衛星

有助揭開日冕極端高溫之謎（2013年至今）

NASA的太陽過渡層成像光譜儀衛星，即太陽界面區成像光譜儀衛星（IRIS）主要負責研究太陽大氣層的較低層，這是一個被稱為界面區域（interface region）的區域。

該衛星於2013年6月29日由天體軌道科學公司的飛馬火箭發射入軌道。據悉，IRIS能每隔數秒就拍攝1張太陽大氣層的高解析度照片。

該探測器將獲取有關太陽物質如何在太陽中移動以及界面區域溫度的信息。據NASA稱，該區域將太陽物質送入日冕和太陽風。2016年，IRIS發現太陽的材料「炸彈」加熱了上層大氣，這可能有助於解釋日冕如何變得如此熾熱，從而揭開日冕極端高溫之謎。

太陽軌道器

將對太陽的兩極進行觀測 （計劃2020年發射升空）

太陽軌道器是歐空局領導的一項任務，旨在研究太陽如何產生日光層、太陽風、高能粒子和太陽的其他輻射，據悉將於2020年發射升空。

太陽軌道器所處的位置讓其可以很好地觀察太陽的兩極，其提供的信息有助科學家洞悉太陽風的結構和行為在不同緯度的變化情況。

ESA表示：「靠近太陽可以觀測太陽表面的特徵，而且，其與日光層連接的時間也長於近地有利位置，對太陽兩極進行觀察獲得的數據將幫助我們了解太陽的磁場如何生成。」

帕克太陽探測器和將於2020年升空的歐洲空間局（ESA）太陽軌道器，儘管技術上存在差異，但殊途同歸，都將為我們提供有史以來最好的機會，揭示太陽風等活動的複雜性，了解太陽的工作原理以及對太空環境的影響等。

這些前往太陽的「夸父們」不僅展示了人類探索宇宙的勇氣和智慧，也讓我們對太陽有了更深入的了解。

來源：科技日報 文中圖片均來自美國太空網

編輯：陳小柒

審核：王小龍

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